Développement de modèles pour l'évaluation des performances ...

Chapitre I: Le transistor MOSFET: fonctionnement, miniaturisation et architectures.
I.D. Solutions technologiques pour poursuivre la course à la
miniaturisation
Dans cette partie, nous allons décrire les améliorations technologiques nécessaires à l’architecture
conventionnelle sur substrat massif afin de pouvoir poursuivre la réduction de ses dimensions sans être trop
impactée par les effets parasites décrits au paragraphe précédent.
I.D.1.
Ingénierie de jonction
I.D.1.a) Zone de recouvrement
La source et le drain d’un transistor MOSFET sont réalisés par implantation ionique suivie d’un recuit haute
température d’activation des dopants. Ce recuit a également pour effet de faire diffuser les dopants ce qui mène
à une zone de recouvrement entre la grille d’une part et la source et le drain d’autre part. La longueur de cette
zone est alors notée dL et est considérée identique pour la source et pour le drain. Par cet effet, la distance entre
la source et le drain n’est plus égale à la longueur de grille. Le chemin que parcourent les porteurs dans le canal
est donc plus court que la longueur de grille. Du point de vue électrique, la longueur du transistor n’est plus la
longueur de grille, mais la longueur dite électrique L el (illustrée par la Figure I-24) donnée par l’équation :
tel-00820068, version 1 - 3 May 2013
Eq. I-58
Pour tenir compte des zones de recouvrements dans les équations des paramètres du transistor, il suffit de
remplacer L g par L el .
Source
dL
L g
Grille
L elec
dL
Drain
Substrat
Figure I-24 : Illustration des zones de recouvrement de source et drain et de la longueur électrique L elec.
I.D.1.b) Implantation poches
Au cours du paragraphe I.C.2, nous avons montré que le contrôle électrostatique de la grille sur le canal est
amélioré si le niveau de dopage canal N ch est augmenté. Donc, si N ch augmente les paramètres DIBL, et SCE sont
réduits tout comme la pente sous le seuil S si la longueur de grille est agressive. On serait donc tenté de doper
très fortement le canal, mais cela aurait pour effet d’augmenter la tension de seuil canal long (par le terme
Q dep /C ox de l’équation I-12) mais également de réduire la mobilité (I.B.3), donc le courant de saturation I on (I.B.2).
L’idéal serait donc d’augmenter la valeur du dopage uniquement pour les longueurs de grille les plus courtes. Afin
d’atteindre cet objectif, des zones fortement dopées de même type que le canal (les poches) sont réalisées par
implantation ionique. On parle alors d’implantation poche (Figure I-25).
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