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

tel-00117263, version 2 - 29 Jan 2007
CHAPITRE II
Techniques d’analyses de la dégradation
Introduction
du transistor MOSFET
Les réductions d’échelles permanentes des technologies CMOS avancées, impliquent néces-
sairement des variations de procédés de fabrication importantes d’une génération à l’autre. Cette
évolution se retrouve dans le type de dégradation généré vis-à-vis des conditions de fonctionne-
ment du dispositif. Une attention particulière doit être portée au choix des moyens d’analyses
mis en œuvre en fonction du type de défaut étudié. Afin de rendre pertinente l’étude de chaque
technique, nous allons introduire ici la notion de localisation de la dégradation. Nous pouvons
distinguer deux cas:
1. Le canal est dégradé de manière uniforme: les dégradations de l’interface et/ou dans
l’oxyde sont répartis uniformément le long du canal, conséquence d’injections uniformes
de porteurs, réalisée pour une tension de Grille importante, Drain et Source étant au même
potentiel.
2. Les dégradations sont réparties dans une zone particulière du canal (en général près du
Drain), à la suite d’injections localisées de porteurs chauds (HC). D’une manière générale,
la génération de ces porteurs énergétiques, se produit lorsqu’on applique une tension de
Drain élevée.
Ceci est illustré sur le schéma de la Fig. II.1: les dégradations peuvent être localisées dans
trois zones distinctes (1: dans le canal, 2: dans la zone de recouvrement, 3: sous les espaceurs
(spacers) d’oxyde) correspondant chacune à un mécanisme de dégradation spécifique. Ces mé-
canismes physiques seront décrits dans le prochain chapitre. Ici seront exposées les méthodes
permettant de qualifier et localiser ces dommages dans la structure MOSFET. Nous allons consi-
dérer deux approches. En premier lieu, l’étude des caractéristiques I − V est un bon indicateur
du vieillissement d’un dispositif MOSFET et permet de donner une première indication sur la
localisation de la dégradation. Cependant, suivant la nature des défauts et leur extension dans