Filiere cmos 0,1 m sur substrat soi : etude du temps de propagation de l'inverseur par simulation particulaire monte carlo

Study of propagation delay 0,1 m soi / cmos inverter using monte carlo simulation

• Auteur / Autrice : MARIE-EMMA ARBEY RAZATOVO
• Direction : Philippe Dollfus
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Ce memoire est consacre a l'etude du temps de propagation t#d d'un inverseur cmos 0,1 m sur substrat soi et a sa mise en equation sous forme d'une expression analytique simple. Habituellement, des modeles analytiques sont developpes pour decrire le comportement dynamique d'un circuit en technologie cmos et ainsi exprimer t#d en fonction des parametres electriques du circuit. Les expressions ainsi mises au point pour l'inverseur cmos ont ete generalement validees dans le cas de grilles longues, a partir de simulateurs electriques. Dans notre etude de transistors submicroniques, nous nous sommes affranchis des modeles en utilisant un simulateur physique base sur la methode particulaire monte carlo pour decrire le transport des porteurs. Un tel simulateur nous permet de tenir compte de phenomenes transitoires ainsi que des effets de canal court et de survitesse qui ne sont plus negligeables dans un transistor de faible longueur de grille. Le premier chapitre rappelle les principales caracteristiques electriques d'une famille logique et le fonctionnement du mosfet en vue d'une utilisation en logique cmos. Le deuxieme chapitre commence par une description des phenomenes perturbant ou limitant le fonctionnement des mosfet lorsqu'on en reduit les dimensions. Cela nous permet d'introduire l'interet potentiel des architectures soi pour les futures generations cmos. Dans une deuxieme partie, les resultats de simulations monte carlo soulignent l'interet d'une architecture a source et drain sureleves pour ameliorer le comportement d'ensemble du mosfet. C'est dans le troisieme chapitre qu'est etudie l'inverseur cmos/soi, a l'aide de simulations monte carlo. Cette etude consiste a etablir une expression phenomenologique simple permettant de predire son temps de propagation, sous forme de combinaison lineaire des constantes de temps du circuit. Nous etudions d'abord la reponse a un echelon de tension d'entree puis le cas plus general et plus realiste de la reponse a une rampe.