Proprietes electriques des structures metal/isolant ultra-mince/semiconducteur

Electrical properties of metal/ultra-thin isolant/semiconductor structures

• Auteur / Autrice : Khalil Kassmi
• Direction : Gérard Sarrabayrouse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

La memoire concerne la caracterisation par des moyens electriques de structures mos ayant des couches d'oxyde ultra mince (30-130a). Nous nous sommes attaches plus particulierement aux caracteristiques essentielles controlant leur utilisation dans les circuits integres mos dont certaines telles le claquage et le vieillissement qui sont les premieres causes de defaillance des composants, posent des problemes non encore resolus. Dans ce but, l'analyse du comportement electrique courant-tension de ces structures nous a permis de mettre en evidence la presence d'un courant en exces de type fowler-nordheim a bas champ et un comportement ideal a fort champ. Il est ainsi montre que ce courant en exces preexistant est associe a des defauts localises dont la surface equivalente est de 10#-#1#3 a 10#-#8 cm#2. Le lien entre le claquage et ce courant a ete mis en evidence. Il affecte la zone de champ de claquage intermediaire 6-12 mv/cm. Par ailleurs, la presence d'instabilite du courant en exces initial a ete montre et actuellement la possibilite de caracteriser de facon non destructive la tenue au claquage des couches par des mesures de bruit a faible polarisation est evaluee. L'etude de l'evolution temporelle des proprietes de conduction sous injection de porteurs nous a permis de determiner les parametres caracteristiques du vieillissement. En ce qui concerne les lois et mecanismes de claquage des structures mos apres piegeage de charges, il est apparu que celui-ci n'est pas directement lie au piegeage global. Nous avons montre que l'influence de la nature et des caracteristiques dimensionnelles de la grille, est coherente avec la prise en compte des contraintes a l'interface oxyde-semiconducteur comme initiatrices preponderantes du claquage. Enfin l'influence du rayonnement ionisant sur ces structures nous a permis de confirmer des resultats deja publies dans la litterature sur le stockage de charges et la creation d'etats de surface et de montrer que pour les epaisseurs inferieures a 100a, la distribution de champs de claquage est degradee apres irradiation