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

tel-00117263, version 2 - 29 Jan 2007
Thierry DI GILIO
La fiabilité des oxydes empilés est ainsi sensiblement améliorée. Cette méthode de fabrica-
tion permet de surcroît la réalisation de films diélectriques plus minces que par les procédés
thermiques conventionnels. C’est par ce principe que STMicroelectronics fabrique les oxydes
ultra-minces de 2.1nm (GO1) et enchaîne sur la même plaque l’oxyde épais de 6.5nm (GO2).
Dans les oxydes minces (Tox < 10nm), les courants de fuite mesurés à bas champ augmentent
après l’application de champs électriques élevés. Ces courants, qui sont générés en mode tun-
nel direct sont généralement désignés comme des courants de fuite induits par stress ou Stress
Induced Leakage current (SILCs) [15, 20, 21]. La Fig. III.5 présente les mécanismes de conduc-
tions communément admis pour expliquer ce phénomène ; les pièges générés pendant le stress
assistent la conduction (avec relaxation pour les oxyde épais, en régime permanent pour les
oxydes plus fins, ou par amincissement local de l’oxyde). Le SILC peut représenter un problème
de fiabilité prépondérant vis à vis de la rétention d’information dans les mémoires non-volatiles
[15, 22], et peut être un signe précurseur de quasi-BD.
III.2 Expérimentations : stress statiques.
D’un point de vue pratique, la première méthode d’accélération de la dégradation est de sou-
mettre le transistor à des contraintes DC en appliquant des tensions constantes à ses bornes. On
doit choisir un VDS approprié, pour être en régime HC. Ceci peut être déterminé par les courbes
IDS − VDS (VGS variable) dans une gamme typique où le courant de substrat est maximum (cas
référencé IB) et où le courant saturation IDSat doit vérifier :
1.1I ∗ DSat ≤ IDSat ≤ 1.4I ∗ DSat
(III.9)
où I ∗ DSat est le courant de saturation obtenu pour une condition de polarisation VDS = VDD et
VGS = VDD/2. Cette condition donne une gamme typique pour VDS allant de 1.1 à 1.4 fois
la tension d’alimentation VDD selon la technologie examinée. Dans un second temps, le choix
de VGS régit le type de HC qui peuvent être majoritairement injectés dans l’oxyde. Pour un
NMOSFET :
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1. VT h ≤ VGS ≤ VDS/4 pour l’ injection trous chauds (HH),
2. VGS ≈ VDS/2 à VDS/3 pour la condition du maximum du courant substrat (IB),
3. VGS ≈ VDS est responsable de l’injection d’électrons chauds (HE).