Modélisation et caractérisation de structures MOS à diélectrique ultra-fin : application au bruit Basse Fréquence lié au courant de grille - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Modeling and characterization of MOS structures with ultrathin dielectric: Application to the low frequency gate current noise.

Modélisation et caractérisation de structures MOS à diélectrique ultra-fin : application au bruit Basse Fréquence lié au courant de grille

Résumé

This thesis deals with the characterization and analytical or semi-analytical modeling of the effects related to miniaturization of MOS transistor in order to develop physical models for device characterization. In a first part, various key points of the optimization of nanometric MOSFETs are reviewed, pointing out the limits of CMOS technologies. Then, our study focuses on the effects of quantum confinement and on high gate currents in MOS structures with ultrathin dielectrics. We propose a model of surface potential taking into account of the quantum and polydepletion effects in all regions of operation. A long channel MOS transistor model based on the charge sheet approximation and using the quantum surface potential model has been developed for the extraction of the technological and conduction parameters of 65 nm technology node transistors under high gate leakage conditions. Moreover, a small signal non quasi static model has been developed for the characterization of large area MOS structures. The last part of this thesis is devoted to modeling the low frequency noise related to ultrathin gate dielectrics, in particular to low frequency noise associated to the gate current. These models are used for the characterization of the ultrathin dielectric film by low frequency gate current noise measurements.
Ce travail de thèse porte sur la caractérisation et la modélisation analytique ou semi-analytique des effets liés à la miniaturisation du transistor MOS dans le but de développer des modèles physiques utilisables pour la caractérisation des dispositifs. Dans une première partie, les différents points clés de l’optimisation des MOSFETs nanométriques sont abordés, présentant ainsi les limites des technologies CMOS. Notre étude se focalise ensuite sur les effets du confinement quantique et des forts courants de grille présents dans les structures MOS à diélectriques ultrafins. Nous proposons un modèle de potentiel de surface prenant en compte les effets quantiques et la polydépletion de grille dans tous les régimes de fonctionnement. Un modèle de transistors MOS à canal long basé sur l’hypothèse de la feuille de charge et utilisant le modèle de potentiel de surface a été développé pour l’extraction des paramètres de conduction et technologiques des transistors d’une technologie 65 nm avec de forts courants de grille. De plus, un modèle non quasi statique petit signal a été développé pour la caractérisation des structures MOS de grande surface. La dernière partie de ce mémoire est consacrée à la modélisation du bruit basse fréquence de ces technologies avancées, et notamment le bruit basse fréquence associé au courant de grille. Les sources de bruits BF associées aux courants de grille et de drain ont été mesurées et interprétées à partir des modèles développés.
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  • HAL Id : tel-02068167 , version 1

Citer

Frédéric Martinez. Modélisation et caractérisation de structures MOS à diélectrique ultra-fin : application au bruit Basse Fréquence lié au courant de grille. Electronique. Université de Montpellier 2, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02068167⟩
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