Étude des effets des irradiations neutron sur des structures MOS, technologie N-MOS, par spectroscopie DLTS mesures capacitives

Study of neutron radiation defects in MOS structures (N-MOS process) by DLTS spectroscopy and capacitance measurements

• Auteur / Autrice : Abdelaziz Ahaitouf
• Direction : Jean-Pierre Charles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Metz
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LICM - Laboratoire Interfaces, Capteurs et Microélectronique - EA 1776

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie nucléaire

Effets des rayonnements

MOS (électronique)

Mots clés libres

Transistor MOSFET

Résumé

L'étude des effets des rayonnements sur les dispositifs électroniques passe généralement par une étude des structures MOS (capacités ou transistors) en raison de leurs usages multiples. Dans ce travail, nous présentons une étude avant et après irradiation neutrons de structures MOS technologie CCD de THOMSON-CSF SEMICONDUCTEURS SPECIFIQUES. Elle consiste en l'analyse de l'évolution des paramètres caractéristiques des composants sous l'effet de l'irradiation. Le travail a été ainsi articulé sur deux axes principaux : Le premier consistait en l'étude avant irradiation des shuctures. Cette étude a été menée sur des capacités PMOS et des transistors NMOSFETs en utilisant simultanément des mesures de la capacité en fonction de la tension et en fonction du temps ainsi que l'analyse par spectroscopie DLTS. Elle a permis de déterminer différents paramètres caractéristiques des structures, principalement les origines du courant d'obscurité créé dans les structures et d'étudier les effets du dopage et de l'épaisseur d'oxyde des structures. Une nouvelle méthode basée principalement sur la spectroscopie DLTS qui détermine les paramètres de génération des porteurs minoritaires a été développée. Le deuxième consistait en l'étude des structures après irradiation. L'effet de la fluence des particules a été considéré. La dégradation augmente généralement avec la fluence. Les défauts créés dans le semi-conducteur ont été détectés en utilisant les spectroscopies DLTS et OLDTS. Leurs signatures (énergie, section efficace de capture et densité) ont été calculées. L'évolution des paramètres de génération des porteursminoritaires a été aussi considérée en relation avec le type de structures (capacité ou transistor) ou bien l'épaisseur d'oxyde

The study of radiation effects on electronic devices is generally concened with thestudy of MOS structures (capacitors or transistors) due to their widespread use. In this work, a study before and after neutron irradiation of MOS structures, N-MOS process manufactured by THOMSON-CSF SEMICONDUCTEURS SPECIFIQUES, is presented. It consists in the analysis of the structures parameters changes due tu radiation. The work was thus articulated along two principal axis : The first one is devoted to the before preradiation study. This study was undertaken on PMOS capacitors and NMOSFETs transistors by simultaneously using measurements of the capacitance according to bias and to tinie. DLTS spectroscopy analysis is performed. Various characteristic parameters of the structures are determined, mainly the origins of the dark current. The effects of doping and oxide thickness are studied. A new method based mainly on the DLTS spectroscopy to determine the parameters of generation of the minority carriers is presented. The second axis consists in the study, postradiation, of the structures. The effect of the neutron fluence was considered. The degradation of parameters increases with fluence. The defects created in the semiconductor were detected by using DLTS and OLDTS spectroscopies. Their signatures (activation energy, capture cross section and density of the defects) were calculated. The evolution of the minority carrier generation parameters was also considered taking into account the introduced variations when the type of structures (capacity or transistor) or the oxide thickness change