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

tel-00117263, version 2 - 29 Jan 2007
b ) Mesure de la capacité différentielle
Chapitre I
Nous devons considérer que la capacité totale s’exprime par la variation de la charge stockée
sur la Grille due à une variation de VGS. Ceci se traduit par :
C = dQG
dVGS
(I.27)
Pour effectuer la mesure on applique sur la Grille un petit signal AC autour d’un point de
polarisation DC. Durant la phase où le signal AC amène la structure légèrement au delà du point
de polarisation, des paires électron-trous sont thermiquement générés dans la ZCE, à sa surface,
ainsi que dans la zone neutre du substrat, donnant naissance la densité de courant Jtherm :
Jtherm = qniyd
τg
(I.28)
où τg est le temps nécessaire pour générer une paire électron-trou par un processus thermique
[2] et yd l’épaisseur de la ZCE. En parallèle à ce phénomène, il existe dans le silicium une
densité de courant de déplacement égale à :
Jdep = C dV
dt
(I.29)
Pour que les porteurs minoritaires puissent suivre le signal AC imposé par la Grille, il faut que
la condition Jdep ≤ Jtherm soit vérifiée. Cette dernière se traduit par :
dV
dt
≤ qniyd
τgCOX
(I.30)
Selon que (I.30) est vrai ou non, c’est à dire à haute (HF) ou basse (BF) fréquence on doit
considérer les deux cas suivants :
HF : CSC =
BF : CSC =
� �
�
qɛSiβp0
� −βψS
1 − exp �
� (I.31)
2
−βψS exp +βψS − 1
� �
� � �
qɛSiβp0 p0
� −βψS
1 − exp � + n0
� βψS 1 − exp �
�
2 p0 (exp−βψS +βψS − 1) + n0 (expβψS −βψS − 1) (I.32)
Un troisième cas reste à considérer quand les variations de palier de la composante DC du signal
sont trop rapides pour générer la charge d’inversion. La couche d’inversion ne se forme pas et
on parle de déplétion Profonde (DP).
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