Etude de la fiabilité porteurs chauds et des performances des ...

tel-00117263, version 2 - 29 Jan 2007
Thierry DI GILIO
à Vt pour un NMOS) la saturation est atteinte quand VG devient inférieur à Vfb. pour le niveau
bas fixé (inférieur à la tension de bande plate) la saturation se produit pour VG > Vt. La valeur
maximale de ICP permet de remonter à Dit si σ est connu. Il peut arriver que la saturation ne
soit pas totale, ceci peut être attribué au rapport courant tunnel/courant pompé non négligeable ;
Declercq et Jespers [25] ont attribué ce phénomène à des états lents situés près de l’interface.
La couche d’inversion augmentant avec la tension VGhaut, ces pièges lents ont plus de chance de
capturer un électron et de contribuer ainsi au phénomène de pompage [20]. Dans notre exemple
on a ICP max = 5.41 10 10 A, et en utilisant la valeur de sigma du paragraphe précédent, on trouve
avec (II.36) :
Dit = 4.48 10 10 eV −1 cm −2
L’avantage de ces deux méthodes, est le temps de mesure réduit d’une part par la rapidité d’ac-
quisition et d’autre part par le nombre de points nécessaires plus faible. En effet, la mesure à
VGbas fixé correspond aux étapes 1, 2 et 3 de la Fig. II.16 : le niveau inférieur est maintenu au
dessous de Vfb alors que le niveau haut parcours [Vfb; Vt]. Quand à la mesure à VGhaut fixé, elle
correspond aux étapes 3, 4 et de la Fig. II.16. Une seule des deux courbes suffit à remonter à la
valeur moyenne de Nit, obtenue par la valeur maximale de ICP .
II.2.3 Evolution au cours d’un stress
a ) Analyse de défauts CP standard
De part sa structure, notre banc de mesure permet de commuter automatiquement entre les
configurations de stress, de mesure I-V et de mesure CP. L’évolution des courbes CP au cours
du temps renseigne sur l’évolution de la quantité de défauts [27]. L’augmentation de la hauteur
du plateau indique une variation de la valeur moyenne de Dit. Un décalage des courbes vers les
tensions négatives indique une diminution du seuil CP (Vt − ∆VA) et donc de la tension de seuil
du transistor indiquant l’apparition de charge positive dans l’oxyde. Inversement, les décalages
vers les tensions positives des courbes CP révèlent une charge piégée négative dans l’isolant de
Grille. Ces observations sont plus simples dans le cas des dégradations uniformes (cas a de la
Fig. II.18). En effet, la dégradation non-uniforme (cas c et d), génèrent une déformation de la
courbe CP typique en cloche dû aux effets cumulés de Nit et Not localisés. On peut s’en rendre
compte sur les schémas de la figure II.18. Sur le cas c. on observe sur un NMOS la présence de
charges positives piégées dans l’oxyde (décalage du front dans les tensions négatives) associé
à des états d’interface près du Drain (augmentation de Imax CP ). Enfin le troisième schéma illustre
ces effets sur un PMOS, le décalage des fronts vers les tensions positives est imputable à une
charge négative piégée dans l’oxyde, et les états d’interface sont décrit par l’augmentation du
maximum ICP .
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