etude theorique et experimentale du transport electronique ... - Ief

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Chapitre IV : Modélisation analytique du transport quasi balistique[48] “Stress modelling of Nano-scale MOSFET” N Shah, Université de Floride, 2005, Disponiblesur: http://www.swamp.tec.ufl.edu/images/shah_n.pdf[49] “Etudes théoriques de structures pour l’électronique rapide et contribution au développementd’un simulateur particulaire Monte Carlo”, P. Dollfus, Habilitation à diriger les recherches,n°363, 1999.[50] “Band offset induced threshold variation in strained-Si nMOSFETs”, J.-S. Goo, Q. Xiang, Y.Takamura, F. Arasnia, E.N. Paton, P. Besser, J. Pan, M-R Lin, Electron Device Letters, IEEE,vol. 24, issue 9, 2003, pp: 568-570.[51] “Control of threshold voltage and short channel effects in ultra-thin strained-SOI CMOS”T. Numata, T. Mizuno, T. Tezuka, J. Koga, S. Takagi, SOI Conference, 2003. IEEEInternational, 29 Sept.-2 Oct. 2003, pp: 119 - 121[52] “Electron mobility enhancement in strained-Si n-MOSFETs fabricated on SiGe-on-insulator(SGOI) substrates”, Z-Y Cheng, M.T Currie, C.W. Leitz, G. Taraschi, E.A. Fitzgerald, J.L.Hoyt, D.A. Antoniadas, Electron Device Letters, IEEE, vol. 22, issue 7, 2001, pp:321 – 323.[53] “Formation à Visual C++ 6.0”, Chuck Sphar, Microsoft Press, 2000.- 186 -
ConclusionCONCLUSIONLE TRAVAIL EFFECTUELe Chapitre I a rappelé les bases du transport électronique et de ses spécificités liées aux petitesdimensions. Dans le chapitre II, nous avons détaillé l’état de l’art actuel dans le domaine de la simulationde transistors. Ceci a permis de situer notre travail, centré sur l'étude à la fois théorique et expérimentaledu transport électronique dans les petits dispositifs silicium.Le chapitre III a présenté une nouvelle étude expérimentale et théorique basée sur la comparaison demesures électriques et de simulations. Pour étudier les effets non stationnaires et quasi-balistiques, nousavons fabriqué des diodes n+/n/n+. La première étape fut de calibrer proprement le procédé defabrication, puis le transport sur les diodes stationnaires. A partir de ce calibrage, les comparaisons entremesures expérimentales et simulations furent possibles. Elles ont montré que sur nos diodes, dopéesentre 10 15 at/cm 3 et 10 16 at/cm 3 , le régime stationnaire, où la simulation Dérive-Diffusion donne desrésultats corrects, valable jusqu’à une longueur minimale de 1 micron. Ensuite, il est nécessaire d’utiliserles modèles hydrodynamiques pour prendre en compte les effets non stationnaires. En revanche, sur lesdiodes expérimentales de longueur de grille inférieure à 200nm, nous avons montré que cettemodélisation basée sur des approximations macroscopiques du gaz électronique n’est plus valable.L’apparition du transport quasi-balistique affecte fortement la nature du transport. Dans ce régime detransport, seules les simulations Monte Carlo parviennent à représenter fidèlement le transport car ellessimulent séparément chaque porteurs, sans approximation macroscopique. La simulation Monte Carloétant la plus pertinente pour notre étude, nous avons effectué une analyse spectroscopique pour améliorernotre connaissance du transport. A partir de cette étude, nous avons mis en évidence l’impossibilité d’uncalibrage universel car la connaissance de la forme de la fonction de distribution ne peut être obtenue àpriori. Cette étude a permis aussi de définir une nouvelle notion, les classes de porteurs. Contrairement àla notion de mobilité qui cache la physique en régime quasi-balistique, les classes permettent d’analyserle transport plus en adéquation avec la réalité. Pour preuve ce cadre a servit à modéliser la vitesse et lafonction de distribution dans le chapitre IV. Par ailleurs, des mesures en température ont permisd’améliorer notre connaissance du transport en montrant que plus la température est élevée moins leseffets non stationnaires et quasi-balistiques sont importants.L’étude expérimentale a révélé la succession des différents régimes de transport. Cette étude a étéréalisée pour un dopage et une polarisation donnés. Or les ingénieurs ont besoin de connaître, dans quelrégime leur dispositif fonctionne. Avec cette volonté d’éclaircir la physique du transport, deux calculsthéoriques en fonction des longueurs de relaxation de la vitesse L m et de l’énergie L w et du libre parcoursmoyen lpm ont été développé pour obtenir des critères pour le passage des régimes stationnaire àbalistique. Avec cette étude, un abaque théorique a été développé pour connaître le régime de transportpour une technologie donnée en fonction de la mobilité et du champ latéral. Ainsi, chaque ingénieur enmicroélectronique peut utiliser le simulateur le plus adéquat.- 187 -
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REMERCIEMENTSCette étude a été m
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Tables des matières6.1. Comparaiso
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IntroductionINTRODUCTIONCONTEXTE ET
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IntroductionREFERENCES[1] “Crammi
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