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| Etude, fabrication et propriétés de transport de transistors CMOS associant un diélectrique de grille haute permittivité et un canal de conduction haute mobilité | ||
| Auteur(s) : WEBER, Olivier Contributeurs : DUCROQUET, Frédérique Éditeur(s) : INSA de Lyon Date de publication : 10-05-2006 | ||
Description : La miniaturisation des transistors CMOS permet daméliorer les performances, la densité dintégration et le coût des circuits électroniques. Plusieurs ruptures technologiques concernant larchitecture et les matériaux des transistors doivent sadditionner pour atteindre les dimensions ultimes, à léchelle de latome. Lintroduction dun diélectrique haute permittivité comme isolant de grille à la place du SiO2 vise à améliorer le compromis épaisseur doxyde/courant de fuite de grille. Un canal haute mobilité doit permettre daméliorer la vitesse des porteurs et donc le compromis vitesse (fréquence dhorloge)/puissance active des circuits. Cette thèse porte sur létude, la fabrication et les propriétés de transport de transistors CMOS cumulant ces deux nouvelles options technologiques. Ceci concerne en particulier des transistors avec un empilement de grille TiN/HfO2 : nMOS à canaux Si contraints, pMOS à canaux SiGe(:C) ou Ge contraints et une nouvelle architecture pMOS selon lorientation cristallinne (111). Des gains en mobilité élevés par rapport aux transistors de référence HfO2/Si, pouvant atteindre +800% pour la mobilité des trous sur les transistors Ge contraints, sont obtenus conjointement avec leffet du diélectrique HfO2 : une réduction de 4 décades du courant de fuite de grille par rapport à un oxyde SiO2. Une caractérisation électrique approfondie permet de montrer limportance de loptimisation de linterface diélectrique/canal sur les gains en mobilité. Les caractéristiques des transistors sont analysées et discutées jusquà des longueurs de grille inférieures à 50nm. Finalement, la dégradation de la mobilité avec un empilement de grille TiN/HfO2, point critique limitant lémergence de tels empilements, est analysée en détail et les mécanismes de collisions des porteurs sont déterminés expérimentalement. Langue : Français |
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