Recherche Avancée

Thèse soutenue

Etude et modélisation des effets électriques dans les transistors MOS avancés : contraintes mécaniques, confinement quantique et fuites

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Auteur / Autrice : Fabien Gilibert
Direction : Rachid Bouchakour
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique, modélisation et sciences pour l'ingénieur. Micro et nanoéletronique
Date : Soutenance en 2006
Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Résumé

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A cause de la réduction des dimensions des dispositifs de la micro-électronique, de nombreux effets électriques apparaissent dans les transistors MOS. La contrainte mécanique, le confinement quantique et les fuites sont encore mal pris en compte par les modèles SPICE. L'objectif de cette thèse est d'étudier ces nouveaux effets puis de proposer des solutions valables pour les modèles compacts. Le premier chapitre ne présente pas seulement les bases nécessaires à la modélisation des dispositifs MOS, il donne aussi des exemples de calculs de structures de bandes. Ensuite, ces calculs sont utilisés pour déterminer des propriétés du silicium contraint prêtes à être utilisées dans un simulateur. Le second chapitre traite de la simulation de capacités MOS. Le confinement quantique des porteurs dans le canal et la grille des transistors ainsi que ses conséquences sont étudiés. Un modèle compact est proposé pour prendre en compte ces effets. De plus, des capacités en silicium contraint sont simulées en utilisant les résultats du premier chapitre, elles sont confrontées avec succès à des mesures. Dans le troisième chapitre deux types de fuites sont étudiées : les fuites de grille et de drain. Au sujet de la fuite de grille, un modèle segmenté original est proposé pour modéliser le phénomène de dépolarisation du canal. Au sujet de la fuite de drain, un modèle compact complet de GIDL comprenant le GIDL assisté par pièges est construit et validé sur plusieurs technologies. Le quatrième chapitre est dédié à la validation des modèles compacts. Une vue d'ensemble des modèles existants est donnée. Les principaux problèmes rencontrés sont analysés et des solutions sont proposées