Etude de l'effet des radiations ionisantes sur les structures mos d'oxyde ultra-mince d'epaisseur 7 a 10 nm

Study of ionizing radiation effects on mos structures with ultra-thin oxide (thickness 7 - 10 nm)

• Auteur / Autrice : Abdelhanin Aassime
• Direction : Guy Salace
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Reims

Mots clés

Mots clés libres

Sciences appliquees

Résumé

Lors de l'utilisation des circuits integres a base de structures mos (metal-oxyde-semiconducteur) en ambiance spatiale (presence de rayonnement cosmique par exemple) ou nucleaire, de meme que lors de leur fabrication, les couches isolantes de la silice sont soumises a des doses de rayonnements elevees pouvant creer des defauts dans le volume de l'oxyde et a l'interface oxyde-semiconducteur. La presence de ces defauts est la cause principale de la degradation des structures mos qui se traduit par la derive, la deformation et l'instabilite de leurs caracteristiques electriques. Ces degradations s'averent cruciales avec la reduction des circuits integres (very large scale integration) qui impose l'utilisation de couches de silice d'epaisseur inferieure a 10 nm. Dans ce contexte, l'objectif essentiel de ce travail est d'explorer, en terme de mecanisme physique, l'effet des defauts sur le vieillissement et le claquage des structures mos d'oxyde ultra-mince (epaisseur inferieure a 10 nm) lors de l'injection d'electrons par effet tunnel fowler-nordheim, ainsi que d'etudier l'influence des radiations ionisantes (rayons x d'energie moyenne 50 kev et gamma d'energie 1. 12 mev) sur ces effets de vieillissement. Par rapport aux oxydes non irradies, nous avons montre que les echantillons irradies presentent une certaine sensibilite quant a la creation de nouveaux centre pieges a electron et la generation d'etats d'interface lors de l'injection fowler-nordheim. Concernant le claquage des oxydes, il a ete etabli que le rayonnement ne modifie pas le claquage intrinseque, en revanche, il entraine des modifications locales des defauts affectant ainsi le claquage extrinseque. Nous avons aussi mis en uvre une approche analytique originale mettant l'accent sur le role primordial joue par les defauts generes lors de l'injection d'electrons sur le claquage. Cette approche a ete verifiee experimentalement dans ce travail par une correlation entre la charge au claquage et le taux de piegeage d'electrons dans l'oxyde. Les resultats montrent aucun effet significatif de l'irradiation sur la charge au claquage. Au vu de ces resultats, il apparait que le claquage est initie par le piegeage et par le depiegeage d'une zone de charge d'espace dans l'oxyde