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Fiabilité Porteurs Chauds (HCI) des transistors FDSOI 28nm High-K grille métal sous stress DC-AC
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Auteur

Wafa ARFAOUI

Sous la direction de

  • Alain Bravaix

Co-directeur

  • Daniela MUNTEANU (CNRS- IM2NP – Marseille)

Soutenue le

24/09/2015

Résumé

Au sein de la course industrielle à la miniaturisation et avec l’augmentation des exigences technologiques visant à obtenir plus de performances sur moins de surface, la fiabilité des transistors MOSFET est devenue un sujet d’étude de plus en plus complexe. Afin de maintenir un rythme de miniaturisation continu, des nouvelles architectures de transistors MOS en été introduite, les technologies conventionnelles sur silicium massif sont remplacées par des technologies innovantes qui permettent d’améliorer l’intégrité électrostatique telle que la technologie FDSOI avec des diélectriques à haute constante et grille métal. Malgré toutes les innovations apportées sur l’architecture du MOS, les mécanismes de dégradations demeurent de plus en plus prononcés avec l’évolution technologique. L’un des mécanismes le plus critique des technologies avancées est le mécanisme de dégradation par porteurs chauds (HCI), en effet, Le passage d’un nœud technologique à l’autre est effectué à tension d’alimentation quasi constante. Cela induit une augmentation du champ latéral dans le transistor ce qui augmente le risque de dégradations HCI.

Pour garantir les performances requises tout en préservant la fiabilité des dispositifs, il est nécessaire de caractériser et modéliser les différents mécanismes de défaillance au niveau du transistor élémentaire. Ce travail de thèse porte spécifiquement sur les mécanismes de dégradations par porteurs chauds des transistors 28nm de la technologie FDSOI qui sont comparés aux mécanismes de type Bias Temperature Instability (BTI).

Basé sur l’énergie des porteurs, le modèle en tension proposé dans ce manuscrit permet de prédire la dégradation HC en tenant compte de la dépendance en polarisation de substrat (VB) incluant les effets de longueur L, d’épaisseur de l’oxyde de grille TOX ainsi que l’épaisseur du BOX (TBox) et du film de silicium TSI.

Ce travail ouvre le champ à des perspectives d’implémentation du model HCI pour les simulateurs de circuits, ce qui représente une étape importante pour anticiper la fiabilité des futurs nœuds technologiques et vérifier la fonctionnalité logique d’un circuit avant de passer aux étapes de conception.