Développement de modèles pour l'évaluation des performances ...
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Chapitre I: Le transistor MOSFET: fonctionnement, miniaturisation et architectures.<br />
I.E.1.<br />
FDSOI<br />
I.E.1.a) Le substrat SOI<br />
Le substrat SOI (Silicon On Insulator <strong>pour</strong> silicium sur isolant) se divise en trois couches. La première, la plus<br />
épaisse, est composée <strong>de</strong> silicium et sert <strong>de</strong> substrat mécanique. La secon<strong>de</strong> est communément appelée ‘BOX’<br />
(Buried OXi<strong>de</strong> <strong>pour</strong> oxy<strong>de</strong> enterré) et est généralement en SiO 2 . Enfin la <strong>de</strong>rnière est une fine couche <strong>de</strong> silicium<br />
(on parle <strong>de</strong> film <strong>de</strong> silicium) qui se doit d’être mono cristalline car <strong>de</strong>stinée à être la zone active, donc le canal,<br />
d’un transistor MOSFET. La Figure I-40 représente une vue schématique d’un substrat SOI avec les noms usuels<br />
<strong>de</strong>s principales dimensions.<br />
Silicium mono-cristallin<br />
BOX<br />
t si<br />
t box<br />
tel-00820068, version 1 - 3 May 2013<br />
Substrat (Silicium)<br />
Figure I-40: Vue schématique en coupe d’un substrat SOI.<br />
Les transistors sur substrats SOI ont été utilisés <strong>pour</strong> la première fois dans une application à visée commerciale<br />
dans les domaines militaires et spatiaux [Leray 90] [Hite 92] grâce à leur immunité aux radiations. Cependant,<br />
<strong>pour</strong> les applications mobiles grand public, l’immunité aux radiations n’est pas la préoccupation première et les<br />
transistors sur SOI sont utilisés seulement <strong>de</strong>puis le nœud 28nm [Planes 12] dans la configuration UTBB (Ultra<br />
Thin Body and Box <strong>pour</strong> film et oxy<strong>de</strong> enterré ultra-fin).<br />
I.E.1.b) Le transistor FDSOI<br />
Pour les applications CMOS, l’architecture FDSOI-UTBB est utilisée et elle est schématiquement représentée sur la<br />
Figure I-41. Lorsque le film <strong>de</strong> silicium est fin, il est indispensable <strong>de</strong> réaliser les sources-drains par épitaxie <strong>pour</strong><br />
limiter la résistance série.<br />
EPI<br />
BOX<br />
L<br />
Grille<br />
Oxy<strong>de</strong> <strong>de</strong> grille<br />
canal<br />
contact<br />
t si<br />
t box<br />
EPI<br />
Substrat silicium [Fenouillet 12]<br />
a) b)<br />
Figure I-41: a) Vue schématique en coupe d’un transistor FDSOI UTBB. Les espaceurs entre grille et<br />
source/drain surélevés ne sont pas représentés <strong>pour</strong> la clarté du schéma. b) photo prise au microscope<br />
électronique à transmission d’un transistor FDSOI [Fenouillet 12].<br />
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