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

tel-00117263, version 2 - 29 Jan 2007
Thierry DI GILIO
La fabrication débute avec la formation des tranchées d’isolation (1), on implante ensuite
le caisson P-Well (Pour un PMOS) qui sert de prise Substrat (2). Le caisson isolant n-iso est
ensuite réalisé (3) par diffusion de phosphore, suivie de la création du caisson N-Well (pour
un PMOS) du transistor (4). L’isolant de Grille est conçu par oxydation (5) puis recouvert
d’une couche de poly-Silicium de 1800Å d’épaisseur (6), et enfin isolé latéralement par des
espaceurs en forme de "L" dit "L-shape" (7). On enchaîne ensuite la réalisation des zones LDD
(8) et des pockets (9) par diffusion de dopants (voir Tab. III.2). Les spacers sont alors réalisés
(10) juste avant l’implantation des Source et Drain en deux étapes SD1 et SD2 (11). Enfin il
reste à réaliser les connexions électriques avec d’abord les siliciures (CoSi2) (12), les couches de
métallisation successives (13, 14) et éventuellement, les pads extérieurs, isolés par une couche
de damascène (15), pour faire des mesures électriques directement sur wafer. Nos échantillons,
réalisés spécifiquement pour des mesures expérimentales, étaient pourvus d’un seul niveau de
métallisation.
III.2.2 Oxydes épais : 12nm
Cette section présente la dégradation des structures MOS avec des oxydes épais à moyens.
Nous allons donc étudier les résultats des stress effectués sur la technologie T 1. Ces résultats
ont pour but de mettre en évidence les pires cas de dégradation.
a ) Transistors NMOS, cas standard : maximum du courant substrat
Avant d’effectuer une série de vieillissements accélérés, il nous faut caractériser le régime
porteurs chauds. Comme illustré sur les Fig. III.9 et III.8 on mesure les courants substrat et de
Grille afin de connaître la polarisation donnant naissance aux pics de ces courants importants
pour caractériser l’amplitude des phénomènes porteurs chauds.
VDS(V ) 5 5.5 6 6.5 7
VGS(V )
I max
BS 2.1 2.25 2.5 2.8 3
I max
G,e 5.9 6.5 6.9 7 -
TAB. III.3 – Polarisations du maximum des courants de Grille et de Substrat.
Les pics de courant Substrat sont obtenus pour des ratios VGS/VDS ≈ 0.4 − 0.5, et les va-
leurs de courant obtenues pour ces polarisations sont importantes et atteignent 1.5mA pour une
tension de Drain de 7V = 1.4VDD. Les stress IB sont les pires cas de dégradation pour les
transistors NMOS à oxyde de Grille épais. Ceci est la conséquence du taux de génération de
porteurs chauds très élevé. Le courant de Grille maximal est obtenu aux fortes valeurs de VGS.
Il s’agit d’un courant d’électrons, pour lesquels la hauteur de barrière est abaissée (≤ 3.2eV )
120