Etude et caractérisation des phénomènes de saturation et des courants parasites dans les transistors NMOS submicroniques : Application à la technologie "High-k"

Abstract

Jusqu’à nos jours, la miniaturisation des composants électronique et en particulier les transistors MOS a constituée un axe de recherche et de développement incontournable, vu ce que cela rapporte en terme de gain en densité d’intégration et de rapidité d’exécution. Cependant cette tendance est souvent freinée par des obstacles physiques et technologiques qui surgissent au fur et à mesure de la miniaturisation des composants. L’objectif de notre travail de recherche est de participer dans la modélisation et la caractérisation du fonctionnement des transistors NMOS submicroniques en phase de saturation. Puisque c’est dans cette phase où s’accentuent les courants parasites tels que le courant de substrat qui nuit fortement les performances des circuits. La compréhension du comportement des porteurs et de leur mode de transport dans la couche d’inversion nous a permis de bien modéliser les différents paramètres physiques qui conditionnent l’évolution des caractéristiques électriques du transistor, comme la tension de saturation de drain. D’autre part, nous avons mis en évidence l’existence d’un courant de substrat en régime de polarisation ohmique qui décroît en augmentant la tension de grille. Enfin nous avons montré que le paramètre de rugosité de surface peut être utilisé avec succès comme un critère technologique dans le choix du matériau High-k susceptible de remplacer SiO₂ dans la génération MOS future.