Abstract FR:

Influence de la quantification en énergie des porteurs sur la modélisation et la caractérisation électriques des structures MOS à oxyde de grille ultra-mince (<3 nm). L'amélioration des technologies CMOS est possible grâce à la miniaturisation toujours plus poussée des transistors MOS. Nous étudions dans ce manuscrit certains problèmes liés au fonctionnement électrique qui en résultent. Le chapitre I replace cette étude dans le contexte actuel de la recherche pour la mise au point des technologies MOS avancées. Il montre que pour des épaisseurs d'oxyde inférieures à 3nm, les effets quantiques doivent être introduits et que les caractéristiques physiques du substrat et de la grille doivent être pris en compte. Le chapitre II présente la méthode de résolution auto-cohérente des équations de Schrödinger et de Poisson qui permet d'obtenir le comportement des porteurs considérés comme un gaz à 2 dimensions. Ce calcul sert dans le chapitre III, à modéliser quantiquement le comportement capacitif. Nous étudions alors l'influence sur la capacité MOS de divers paramètres physiques et technologiques et de certains phénomènes physiques (profil de dopage, contributions des différents types de porteurs, ionisation des dopants, états d'interface). C'est une étude préliminaire à la caractérisation. Nous développons dans le chapitre IV un modèle de courant tunnel direct prenant en compte la quantification des porteurs et utilisant les notions de transparence tunnel et de fréquence d'impact. L'influence des différents paramètres du chapitre III sur le comportement en courant est effectuée. Nous donnons aussi une méthode pour contourner le problème de la prise en compte des états étendus. Enfin, le chapitre V est dédié à la caractérisation électrique en capacité et en courant de structures MOS d'épaisseurs de 3. 8 à 1. 2nm. Nous exposons le problème de la correction des mesures en capacité. Les résultats de caractérisation montrent que les modèles développés permettent d'extraire les principaux paramètres des structures MOS en bon accord avec des valeurs de références et permet de rendre bien compte du comportement électrique des structures MOS avancées.