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Thèse soutenue

Étude des propriétés de dégradation du système SI/SIO#2 : application a la fiabilité des filières CMOS submicroniques

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Auteur / Autrice : Emmanuel Vincent
Direction : Gérard Ghibaudo
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences appliquées
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

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Compte tenu de la reduction spectaculaire des dimensions critiques des dispositifs elementaires utilises dans la fabrication des circuits integres, les questions de fiabilite des dielectriques minces des technologies cmos submicroniques sont au cur des preoccupations de l'industrie des semiconducteurs. Dans ce contexte, l'objet de ce memoire est l'etude des phenomenes physiques responsables de la degradation des isolants intervenant dans les dispositifs mos. Apres des rappels generaux sur le systeme si-sio#2 et sur les methodes de caracterisation utilisees, nous presentons dans le deuxieme chapitre les caracteristiques de piegeage en volume des oxydes minces d'epaisseur entre 5,5 nm et 12 nm. Nous mettons clairement en evidence le caractere universel de la loi de degradation sur une large gamme d'epaisseurs et de conditions experimentales de contrainte et de temperature. Une tentative de modelisation de la loi universelle de piegeage est presentee sur la base d'un mecanisme de piegeage-depiegeage. Le troisieme chapitre est consacre aux problemes de claquage des dielectriques minces. Nous montrons de facon incontestable la relation existant entre les proprietes de piegeage et le phenomene de claquage. En particulier, nous demontrons l'existence d'une charge critique piegee en volume lors du claquage dont nous soulignons l'importance comme parametre determinant pour la comprehension et l'evaluation du claquage dans les oxydes compte tenu de son invariance avec les conditions experimentales (intensite de la contrainte et temperature). L'existence de cette charge permet de proposer un modele de claquage fonde sur les caracteristiques de piegeage des isolants qui autorise pour la premiere fois une comprehension quantitative des donnees de claquage obtenues en fonction du mode de contrainte (a tension constante ou a courant constant). Enfin, nous illustrons dans le quatrieme chapitre la pertinence de l'etude des proprietes de piegeage pour l'evaluation de la qualite du systeme si/sio#2 a travers l'etude des performances d'oxydes nitrures sous n#2o