Etude et caractérisation du vieillissement des transistors MOS soumis à des contraintes électriques et radiatives

Abstract

Ce mémoire est consacré à la caractérisation du vieillissement des transistors Mos de type HEXFET. L’étude des vieillissements par irradiation et par contrainte électrique a montré que la modification du fonctionnement du composant provient des modifications de la tension de seuil, de la mobilité et de la transconductance qui résultent des charges piégées et de défauts créées par le vieillissement. Pour compléter cette étude nous avons proposé une nouvelle méthode de caractérisation qui apporte des informations sur le fonctionnement interne des transistors. Elle est basée sur l’analyse des propriétés de la jonction substrat-drain en utilisant les méthodes bien établies de modélisation des jonctions p-n. La caractérisation de cette jonction a montré l’effet de la tension de grille et du vieillissement sur les évolutions de ses caractéristiques I(V) et ses paramètres électriques. Nos études sur les paramètres de cette jonction ont mis en évidence une forte augmentation de la résistance série, du facteur de qualité et du courant inverse de recombinaison lorsque la dose d’irradiation et le temps de vieillissement augmentent. Alors au contraire le courant inverse de diffusion n’est pratiquement pas modifié par aucun type de vieillissement. La dégradation de ces paramètres est trouvée importante quand la longueur du canal diminue. L’étude de la relaxation et du recuit thermique a montré que les valeurs des paramètres de la jonction ont diminué au cours du temps et que cette diminution est importante pour une polarisation fortement négative et pour une température élevée.