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

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ConclusionLes figures suivantes résument le travail effectué. La Figure A met en évidence les limites des modèleshydrodynamiques et la Figure B permet de déterminer en fonction de la mobilité et du champ latéral lesdifférents régimes de transport : stationnaire, non stationnaire et quasi-balistique.Figure A: Ratio entre le courant calculé avec le modèleEnergy Balance et les mesures expériementales à V DS =1VFigure B : Courbes permettant de déterminer les régimes detransport adéquat pour l’étude de dispositfCe travail expérimental fut mené en parallèle avec un travail théorique de développement d’un modèlede rétro-diffusion présenté dans le chapitre IV. Il est le fruit d’une étude précise de la spectroscopie deporteurs par simulation Monte Carlo avec le logiciel MONACO. Il permet de décrire rigoureusement letransport électronique, de la limite diffusive à la limite balistique, par l’étude de la probabilité desporteurs balistiques et de la rétro-diffusion. Après validation Monte Carlo, le modèle de rétro-diffusion aété introduit dans un modèle compact de courant pour simuler les transistors ultimes. De plus, pourquantifier le transport balistique, un nouveau modèle de vitesse a été développé pour déterminer lacontribution au courant des porteurs balistiques. Par exemple, dans un MOSFET sur substrat massif de25nm, 6% de porteurs balistiques contribuent à environ 25% du courant. Par ailleurs, une étude sur laspectroscopie de porteurs et la détermination de la fonction de distribution de porteurs le long du canalnous a donné une compréhension qualitative du transport. Ainsi, en calculant les probabilités N(0), N(1)et , la courbe de spectroscopie d’interaction a été modélisée. De plus, la souplesse du modèle, nousa permis de connaître l’influence de la contrainte sur le transport. Ainsi, après une validation sur unecontrainte standard, nous avons pus retrouver les résultats expérimentaux liés à la contrainte par CESL.De plus, l’influence de la quantification sur le transport a été mise en exergue car le modèle de rétrodiffusiondifférencie les porteurs à masse transverse et les porteurs à masse longitudinale.Cette approche a été mise en œuvre dans le logiciel MASTAR en tant que nouvelle fenêtre de travailMASTAR QUASI BALLISTIC. Dans ce logiciel, les courbes de porteurs balistiques, le profil depotentiel et la vitesse le long du canal sont décrits. Cela permet de donner une bonne compréhension dutransport, comme illustrée sur les Figures C et D. En nous plaçant entre l'approche numérique "TCAD"et la "modélisation compacte", nous avons pu innover au niveau de la description du transport dans lecanal d'un MOSFET. Ce programme propose un cadre qui pourrait à l'avenir servir de plate-formecommune pour l’amélioration continue de la modélisation. Cela permettra ainsi aux technologues et auxingénieurs d’obtenir des éclairages pertinents sur le transport électronique et de les aider dans ladéfinition des futures feuilles de route.- 188 -
ConclusionFigure C: Interface MASTAR QUASI BALLISTICFigure D : Modélisation de la fonction de distribution dansle canal.LES PERSPECTIVESDans le cadre de notre étude expérimentale, il reste à effectuer un travail similaire pour l’étude dutransport des trous. De plus, il serait opportun de réfléchir à des structures et des expériences permettantde mettre en évidence et de quantifier directement les effets balistiques sur silicium. Bien que les travauxactuels sur l’extraction de R C soient très intéressants, ils ne permettent pas de quantifier l’impact réel deseffets balistiques sur le transport.Quant aux perspectives de la modélisation compacte, sa souplesse lui permet d’être améliorée demultiples façons. Les 2 voies d’études s’ouvrent à nous. La première consiste en une modélisationcompacte de type SPICE pour décrire l’ensemble des régimes. Pour cela, il sera nécessaire de reprendreles travaux sur le potentiel de surface pour calculer la charge de manière continue du régimed’accumulation à celui d’inversion forte. Ensuite, il faudra reprendre les calculs spécifiques desproblématiques SPICE et les adapter à notre philosophie pour développer une méthodologie d’extractionet insérer les effets annexes. La deuxième voie est de tendre vers une modélisation physique, en insérantles différentes approches des simulations TCAD. Par exemple, la modélisation complète des effetsquantiques et des effets d’interférences sur le transport pourra être effectuée. Par ailleurs, il seraintéressant de développer le modèle pour l’étude des différentes architectures MOSFET. En effet, sur lesdispositifs SOI ou Double Grille, le canal est peu ou pas dopé et la contribution balistique au courant estimportante.Si ces deux voies de travail sont menées ensemble, je pense que le gain en compréhension et en utilitésera indéniable. En effet, une meilleur description physique et microscopique basée sur la TCADenrichira la modélisation compacte. En retour, les impératifs de la modélisation compacte et saconfrontation aux mesures électriques obligera à traduire l’ensemble des tendances physiques et devérifier les compatibilités du modèle sur de large gamme de paramètres géométriques et de polarisations.- 189 -
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REMERCIEMENTSCette étude a été m
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IntroductionINTRODUCTIONCONTEXTE ET
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