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

tel-00117263, version 2 - 29 Jan 2007
Conclusion générale
Dans cette étude nous avons montré les effets de l’intégration continuelle des technologies
CMOS sur leurs performances et leur fiabilité lors d’injections de porteurs chauds. Dans cette
optique nous avons présenté dans ce manuscrit quatre chapitres, dans lesquels nous avons mon-
tré l’influence de la réduction des dimensions des dispositifs MOSFETs sur leurs performances,
sur les méthodes qui permettent d’en caractériser le vieillissement, sur les mécanismes de dé-
gradation dans leur structure, et enfin sur les méthodes qui permettent de prédire leur durée de
vie.
Ainsi dans le premier chapitre, nous avons établi les équations de base qui régissent le com-
portement des structures MOS, puis des transistors MOS. L’influence des petites dimensions
sur le comportement des transistors a été décrite au travers des effets parasites (SCE, RSCE,
NCE, DIBL, réduction de la mobilité, CLM), qui ont été modélisés. Ces effets tendent à réduire
les performances électriques des dispositifs.
La seconde grande partie rassemble l’ensemble des techniques qui permettent la détection et
l’analyse des dégradations des transistors MOSFETs. Tout d’abord nous avons décrit les tech-
niques standards de suivi des caractéristiques I-V, qui permettent de localiser les dégradations à
l’interface, ou une charge piégée dans l’oxyde. Ces techniques doivent être complétées par des
méthodes plus poussées telles que le pompage de charges à un ou deux niveaux variables. Nous
avons mis en évidence les difficultés rencontrées dans les dispositifs à oxydes ultra-minces, et
nous avons proposé plusieurs solutions pour s’en affranchir dans certaines conditions de me-
sures.
Le troisième chapitre s’est consacré aux résultats des stress que nous avons fait subir à trois
technologies avec les épaisseurs d’oxydes 12nm, 6.5nm et 2.1nm. La caractérisation des modes
porteurs chauds a permis de mettre en avant les différences entre oxydes épais et fins. En effet
pour les premiers, la corrélation entre les hautes et les basses tensions existent vis-à-vis de la
génération de porteurs chauds. En revanche pour les oxydes fins, les conditions d’injections à
la tension nominale ne correspondent pas aux conditions de vieillissement accélérés. Les deux