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

tel-00117263, version 2 - 29 Jan 2007
Thierry DI GILIO
II.1 Analyse par mesures courant-tension I-V
Elle consiste en l’étude de la dérive des principaux paramètres de fonctionnement du tran-
sistor. Parmi les bons indicateurs de vieillissement de la structure, on trouve :
• la variation relative du courant de drain pour une polarisation fixée, ∆IDS
IDS 0
• la variation de la tension de seuil ∆VT h
• l’évolution du maximum de la transconductance Gm et sa variation relative ∆Gm
Gm0
tension de Drain donnée,
• la variation de la pente sous seuil ∆S,
• ainsi que les variations des paramètres statiques tels que RSD, Ion, Ioff.
pour une
Toutes donnent des informations sur la présence et la nature des défauts, et sous certaines condi-
tions leur localisation.
II.1.1 Suivi de la variation du courant de Drain au cours du temps
C’est la technique qui permet de “voir” le plus simplement et directement le niveau de dé-
gradation de la structure dans le temps. En effet en suivant les variations relatives (∆ID/ID0) du
courant de Drain pour diverses polarisations, on peut se faire une idée qualitative du vieillisse-
ment. Toutefois, il n’est pas possible d’appliquer la contrainte et de mesurer simultanément les
caractéristiques ID − VG. On procède donc simplement à une alternance de stress et de mesure.
Etant donné que les période de stress s’étalent sur plusieurs milliers de seconde, il est plus com-
mode de travailler sur les échelles de temps logarithmiques, on peut ainsi se fixer des intervalles
de mesures fixes dans cette échelle : 2,3,5 ou encore 8 fois par décades. On peut observer sur
la Fig. II.2 l’évolution typique du courant de drain mesuré dans cet exemple pour VD = 25mV
et VG = VDD/2 en mode direct en fonction du temps de stress. Cette évolution est linéaire
dans un graphe log-log, et la pente des courbes est significative du facteur d’accélération du
vieillissement du dispositif. Dans cette partie nous n’entrerons pas plus dans la description des
mécanismes de dégradations, étudiés dans le chapitre suivant.
a ) Régime linéaire
La dépendance de la dégradation du courant de Drain en mode linéaire en fonction de la
tension de mesure VG est une première façon de déterminer l’étalement de la région dégradée.
En effet, pendant la mesure la résistance totale est la somme de la résistance du canal Rch et de
la résistance série RSD (I.4.6):
Rm = Rcanal + RSD =
On peut observer deux comportements :
64
1
k0(VGS − VT h)
θ
+ + RSD
k0
(II.1)