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

tel-00117263, version 2 - 29 Jan 2007
Thierry DI GILIO
I.1 La capacité MOS
Le transistor MOSFET repose sur le principe de la capacité MOS à laquelle on adjoint les
deux diodes qui constituent le Drain et la Source. Nous allons donc dans cette partie, décrire le
comportement des structures MOS vis à vis des charges en présence. Nous allons nous attacher
à faire une description classique et conventionnelle de cette structure, et mettrons en évidence la
nécessité de recourir à une modélisation plus fine pour les capacités à oxydes de grille ultra-fins.
I.1.1 Régimes de fonctionnement
La capacité d’une structure MOS est équivalente a la mise en série de la capacité de l’oxyde
avec la somme des capacités présentes dans le silicium. Dans les technologies actuelles, la
grille n’est plus un métal mais du poly-silicium dont le fort dopage (> 10 20 cm −3 ) lui confère
les mêmes propriétés qu’un métal.
-qV G
Poly-Si SiO 2 Si-P
Ecs EFs E is
E vs
T OX
Ec
Ei
E F
0 y
FIG. I.1 – Diagramme de bande d’une capacité MOS à substrat P
La Fig. I.1 représente le diagramme des bandes d’énergie d’une structure Métal Oxyde Semi-
conducteur pour un transistor MOS à canal N en régime d’inversion. Le niveau de Fermi EF est
au dessous du minimum de la bande de conduction , permettant au matériaux de disposer d’une
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E v