Étude du transport électrique et de la dégradation dans les diélectriques fins des structures MOS et mémoires EEPROM

Study of the transport and degradation properties in thin dielectrics of mos structures and eeprom memories

• Auteur / Autrice : Rabah Kies
• Direction : Georges Pananakakis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microélectronique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés libres

Sciences appliquees

Electronique

Fiabilite

Degradation

Dielectrique

Memoire morte

Memoire eeprom

Memoire non volatile

Piegeage porteur charge

Silicium oxyde

Na

Compose binaire

Injection fowler nordheim

Sio2

O si

Transport electrique

Reliability

Degradation

Dielectric materials

Read only memory(rom)

Eeprom memory

Non volatile memory

Charge carrier trapping

Silicon oxides

Nc

Na

Binary compound

Résumé

L'objet de ce memoire a ete d'apporter une contribution a l'etude du transport et de la degradation dans les oxydes minces (de 5,5 a 10 nm) et les dielectriques interpoly utilises dans les memoires eeprom. Dans le premier chapitre, apres des rappels generaux sur le sio#2, nous presentons, d'abord, les principaux mecanismes de conduction, de degradation et les methodes d'extraction des parametres de piegeage de l'oxyde. Ensuite, les memoires non volatiles a semiconducteurs ainsi que les dielectriques interpoly utilises sont presentes. Dans le second chapitre, nous presentons, d'une part, l'etude de la dependance avec la temperature du courant fowler-nordheim et, d'autre part, nos resultats concernant la degradation des oxydes sous differents types de contrainte. En ce qui concerne le transport electrique dans l'oxyde, une nouvelle formule analytique qui tient compte de la dependance du courant fowler-nordheim avec la temperature a ete elaboree en utilisant le developpement de somerfeld et permet de pallier aux deficiences de l'approximation de good et muller. En ce qui concerne sa degradation, nous mettons clairement en evidence l'influence de l'epaisseur d'oxyde, du champ electrique de contrainte et de la temperature sur la charge piegee et son barycentre. Une modelisation de la degradation de l'oxyde, basee sur la loi de piegeage du premier ordre, est presentee. Au troisieme chapitre, apres avoir montre les limitations de la methode de dimaria relative a l'extraction de la charge piegee et du barycentre dans les oxydes minces, une procedure de correction est presentee. Par ailleurs, une nouvelle approche d'extraction de ces parametres est developpee a partir de la valeur maximale de la derivee fowler-nordheim. Nous mettons en evidence, ensuite, l'influence des parametres d'une distribution rectangulaire de charges d'oxyde sur les caracteristiques i(v) et les derivees f-n. A partir de ces resultats, nous montrons que l'ajustement de ces caracteristiques et des derivees fowler correspondantes ne peut etre obtenu simultanement sans la prise en compte du piegeage de charges positives. Enfin, dans le dernier chapitre, nous presentons nos resultats sur le transport et le piegeage dans les couches interpoly ono et no. L'influence de la temperature, de l'epaisseur des couches, de la polarite ainsi que du nombre de mesures sur les caracteristiques i(v) et le type de conduction est mise en evidence.