Modélisation numérique et caractérisation en bruit basse fréquence de transistor MOS avancés PDF Download
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Author: Jimmy Armand
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Languages : fr
Pages : 213
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Book Description
Ce travail de thèse porte sur la modélisation numérique des transistors MOS avancés en vue d'élaborer des outils de caractérisation en bruit basse fréquence (BF) prenant en compte les effets liés à la miniaturisation. Dans le premier chapitre, un rappel du principe de fonctionnement du transistor MOS est présenté, ainsi que les problèmes rencontrés actuellement dans les dispositifs ultimes. Le deuxième chapitre se focalise plus précisément sur la physique des semiconducteurs en vue de la simulation numérique des effets liés à la miniaturisation. Le troisième chapitre porte sur les différentes origines du bruit en 1/f dans les MOSFETs ainsi que la modélisation en bruit BF des courants du drain et de la grille. Un modèle numérique de bruit BF se basant sur les fonctions de Green et adapté aux oxydes ultrafins a été développé. Le dernier chapitre est consacré à la caractérisation. Des mesures de bruit BF, après stress par porteurs chauds et par injection Fowler Nordheim, sont analysées à partir des modèles développés. Nous avons également menée une étude portant sur l'impact de la nitruration de l'oxyde. Les résultats obtenus ont montré une forte correspondance entre le profil de défauts lents extraits à partir des mesures BF et celui des atomes d'azotes présents dans l'oxyde.
Author: Jimmy Armand
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Languages : fr
Pages : 213
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Ce travail de thèse porte sur la modélisation numérique des transistors MOS avancés en vue d'élaborer des outils de caractérisation en bruit basse fréquence (BF) prenant en compte les effets liés à la miniaturisation. Dans le premier chapitre, un rappel du principe de fonctionnement du transistor MOS est présenté, ainsi que les problèmes rencontrés actuellement dans les dispositifs ultimes. Le deuxième chapitre se focalise plus précisément sur la physique des semiconducteurs en vue de la simulation numérique des effets liés à la miniaturisation. Le troisième chapitre porte sur les différentes origines du bruit en 1/f dans les MOSFETs ainsi que la modélisation en bruit BF des courants du drain et de la grille. Un modèle numérique de bruit BF se basant sur les fonctions de Green et adapté aux oxydes ultrafins a été développé. Le dernier chapitre est consacré à la caractérisation. Des mesures de bruit BF, après stress par porteurs chauds et par injection Fowler Nordheim, sont analysées à partir des modèles développés. Nous avons également menée une étude portant sur l'impact de la nitruration de l'oxyde. Les résultats obtenus ont montré une forte correspondance entre le profil de défauts lents extraits à partir des mesures BF et celui des atomes d'azotes présents dans l'oxyde.
Author: Wei Guo
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Languages : fr
Pages : 128
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Dans cette thèse, une étude expérimentale du bruit basse fréquence est réalisée en fonction de la température entre 80K et 300E pour des transistors MOS issus de trois technologies avancées de 0,13 mum à 32 nm. Pour les transistors MOS partiellement déplétés sur substrat SOI (Silicon on insulator), un modèle complet du bruit Lorentzien filtré dû à l’effet Kink linéaire est proposé et validé en fonction de la température. Pour les transistors MOS en germanium sur substrat de silicium avec un isolant de grille à haute permittivité, il a été observé du bruit en 1/fγ expliqué par des fluctuations du nombre de porteurs corrélées avec les fluctuations de mobilité et il a été montré que l’utilisation d’un empilement pour la grille dégrade la qualité de l’interface entre semi-conducteur et oxyde de grille. Une corrélation entre la mobilité et le niveau de bruit a été observée : celle-ci est probablement due à l’action du mécanisme des collisions coulombiennes sur la mobilité et le bruit. Pour les transistors MOS sur substrat SOI à mutli-grille (FinFET), l’introduction des mécanismes de contrainte permet d’augmenter la mobilité mais ne change pas le niveau du bruit basse fréquence. En outre, un bruit inhabituel sous forme de spectre à deux niveaux de en 1/f combines est observé dans les transistor MOS FinFET type N qui ont subi la technique de croissance sélective épitaxiale. Un modèle empirique est propose.
Author: Olivier Roux Dit Buisson
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Languages : fr
Pages : 166
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CE MEMOIRE EST CONSACRE A LA CARACTERISATION ET A LA MODELISATION DU BRUIT EN 1/F ET DES FLUCTUATIONS RTS DANS LE TRANSISTOR MOS SUBMICRONIQUE. DANS LE PREMIER CHAPITRE, NOUS RAPPELONS LE FONCTIONNEMENT ELECTRIQUE DU TRANSISTOR A ENRICHISSEMENT ET LES EFFETS DE LA REDUCTION DES DIMENSIONS DU COMPOSANT POUR UNE INTEGRATION A TRES GRANDE ECHELLE (VLSI). DANS LE DEUXIEME CHAPITRE, NOUS ANALYSONS LES MODELES DU BRUIT EN 1/F ET PROPOSONS UNE METHODE DE DIAGNOSTIC DES SOURCES DE CE TYPE DE BRUIT, POUR DISTINGUER LES FLUCTUATIONS DE MOBILITE (MODELE DE HOOGE) DES FLUCTUATIONS DU NOMBRE DE PORTEURS (MODELE DE MC WHORTER). NOUS VALIDONS UN MODELE DES FLUCTUATIONS RTS ASSOCIEES AU PIEGEAGE D'UN SEUL PORTEUR DU CANAL DANS LES DISPOSITIFS DE SURFACE DE GRILLE SUBMICRONIQUE. CE MODELE NOUS PERMET DE PREVOIR L'EVOLUTION DE L'AMPLITUDE ET DES CONSTANTES DE TEMPS DE CES FLUCTUATIONS EN FONCTION DES POLARISATIONS. NOUS ANALYSONS ALORS L'IMPACT SUR LE BRUIT A BASSE FREQUENCE DE LA MINIATURISATION DES DISPOSITIFS. LE TROISIEME CHAPITRE TRAITE DE LA CARACTERISATION EN BRUIT DE FILIERES CMOS 1 M, 0,7 M ET 0,35 M. NOUS DETERMINONS LES SOURCES DES FLUCTUATIONS DANS UNE ETUDE DU BRUIT DES TRANSISTORS A CANAL DE TYPE N OU P. LES EFFETS DE DEGRADATIONS UNIFORME ET NON UNIFORME DE L'OXYDE DE GRILLE SONT EVALUES PAR LA MESURE DE BRUIT. NOUS ANALYSONS LES FLUCTUATIONS RTS DANS LES TRANSISTORS MOS DE SURFACE SUBMICRONIQUE, SUR SUBSTRAT MASSIF OU ISOLANT. LES VARIATIONS DE L'AMPLITUDE ET DES CONSTANTES DE TEMPS SONT COMPAREES AUX MODELES ET PERMETTENT DE LOCALISER LES PIEGES DANS L'OXYDE DE GRILLE. DANS LA TECHNOLOGIE CMOS 0,35 M, LA DISPERSION DES NIVEAUX DE BRUIT MESUREE D'UN COMPOSANT A L'AUTRE ET ASSOCIEE AUX FLUCTUATIONS RTS, EST COMPAREE AUX PREVISIONS DES MODELES. CETTE DISPERSION AUGMENTE FORTEMENT QUAND LA SURFACE DE LA GRILLE DES COMPOSANTS DIMINUE EN DESSOUS DU MICRON CARRE
Author: Mouenes Fadlallah (auteur en physique des composants).)
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Languages : fr
Pages : 0
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Author: Sébastien Haendler
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Languages : fr
Pages : 152
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Ce mémoire porte sur l'étude expérimentale et la modélisation du bruit électrique basse fréquence dans les transistors MOS/SOI submicroniques. Le premier chapitre est une introduction sur les structures Silicium sur Isolant (SOI), où sont détaillées les principales propriétés. Dans la deuxième partie, une étude statique des transistors MOS/SOI est présentée avec notamment l'extraction des principaux paramètres électriques. Le troisième chapitre porte sur les sources de bruit présentes dans les composants électroniques. Le quatrième chapitre est consacré à l'étude du bruit électrique dans différentes architectures SOI. Dans un premier temps, une analyse du bruit en 1/f est faite sur les technologies partiellement désertées. Il est montré que le modèle de Mc Whorter permet d'expliquer l'ensemble des résultats obtenus. Une analyse originale des effets de couplage sur le bruit électrique dans les transistors complètement désertés est également effectuée, incluant le vieillissement électrique Fowler-Nordheim. Un modèle de bruit rendant compte de l'impact de l'oxyde opposé est présenté. Le bruit électrique induit par les effets de substrats flottants (effet kink) est aussi analysé tant pour les technologies partiellement que complètement désertées. Des comparaisons entre les résultats expérimentaux et des simulations numériques ont aussi été abordées. Enfin une étude des transistors MOS à tension de seuil dynamique (DTMOS) est effectuée. Un nouveau modèle est présenté pour expliquer les résultats expérimentaux. De plus, une étude particulière sur les DTMOS avec limiteur de courant montre une nouvelle fois les effets de substrats flottants.
Author: Emmanuelle Vaury
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Languages : fr
Pages : 258
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CE MEMOIRE PRESENTE LA MODELISATION DISTRIBUEE DES SOURCES DE BRUIT BASSE FREQUENCE DANS LES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP : APPLICATION A LA CONCEPTION D'OSCILLATIONS A FAIBLE BRUIT DE PHASE. L'EXPOSE DES TRAVAUX SE DECOMPOSE EN QUATRE PARTIES. AU COURS DE LA PREMIERE PARTIE, UNE NOUVELLE METHODOLOGIE DE CONCEPTION D'OSCILLATEUR S A BRUIT DE PHASE MINIMUM EST PRESENTEE. CETTE APPROCHE EST ILLUSTREE PAR LA REALISATION D'UN OSCILLATEUR A TRANSISTOR PHEMT, EN BANDE X, PRESENTANT UN BRUIT DE PHASE MESURE DE -80 DBC/HZ A 100 HZ DE LA PORTEUSE, CONSTITUANT UN ETAT DE L'ART. LES MODELES DE BRUIT BASSE FREQUENCE ACTUELLEMENT DISPONIBLES SONT TRES SOUVENT INSUFFISANTS. EN EFFET, ILS CONDUISENT A UNE ESTIMATION ERRONEE DES PERFORMANCES EN TERME DE BRUIT DES CIRCUITS ELECTRONIQUES. AINSI, LA SECONDE PARTIE EXPOSE UNE MODELISATION DE TYPE DISTRIBUEE DES SOURCES DE BRUIT DANS LES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP, ET CECI A PARTIR DES MESURES DE BRUIT SUR LE TRANSISTOR. DIFFERENTS MODELES SONT PROPOSES. L'INTEGRATION DE CES NOUVEAUX MODELES DANS LES LOGICIELS DE CAO COMMERCIAUX ETANT ENCORE DIFFICILE, NOUS EXPOSERONS EN TROISIEME PARTIR UN OUTIL D'ANALYSE PARAMETRIQUE PERMETTANT LA CARACTERISATION EN BRUIT DE CIRCUITS NON LINEAIRES. SA MISE EN UVRE A ETE EFFECTUEE DANS LE LOGICIEL MDS OU UNE PREMIERE SIMULATION D'UN CIRCUIT MMIC A ETE MENEE. ENFIN, LA QUATRIEME PARTIE DECRIT LE BANC DE CARACTERISATION DES SOURCES DE BRUIT BF, NECESSAIRES A L'ELABORATION DES MODELES PRESENTES LORS DE LA DEUXIEME PARTIE. DES MESURES REALISEES SUR UN TRANSISTORS DE TYPE PHEMT ILLUSTRENT LES POSSIBILITES DU BANC.
Author: Isabelle Lartigau
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Languages : fr
Pages : 177
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Le travail présenté dans ce mémoire a pour but d'analyser les transistors MOS de plusieurs technologies SOI récentes par des mesures de bruit excédentaire basse fréquence (1/f et lorentzien). Des caractérisations en courant continu à température ambiante ou en fonction de la température ont permis l'extraction des différents paramètres statiques du MOS. L'analyse du bruit en 1/f révèle une dégradation de la qualité de l'interface Si/SiO2 pour les composants SOI et la densité de pièges d'interface est déduite de ces mesures. Concernant le bruit lorentzien, deux types de lorentziennes ont été observés suivant la gamme de tension de grille. Dans un cas, la fréquence caractéristique ne varie pas avec la tension de grille, ces lorentziennes sont attribuées à des pièges dans la couche de déplétion, dont on détermine la nature et la densité. Dans le cas contraire, notre analyse a permis d'attribuer ces lorentziennes à un bruit blanc filtré par un réseau RC.
Author: Ahmed Lyoubi
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Languages : fr
Pages : 164
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Le travail présenté dans ce mémoire concerne le développement d'un banc de mesure du bruit basse fréquence et la modélisation électrique distribuée des transistors à effet de champ hyperfréquences afin de disposer d'une description plus fine de ce composant pour la CAO des circuits micro-ondes. Une première approche utilise la modélisation dite classique qui permet de décrire le transistor par un circuit équivalent électrique intrinsèque. Cependant, les spécifications contraignantes imposées aux spectres de bruit des oscillateurs inclus dans les systèmes électroniques imposent une modélisation rigoureuse du comportement en bruit basse fréquence des composants actifs. Le bruit de phase d'un oscillateur étant étroitement lié au bruit basse fréquence du transistor utilisé, il faut étudier le comportement en bruit de fond du composant. En effet, la présence de bruit converti par modulation de phase et d'amplitude autour de la porteuse des oscillateurs, contribue à l' augmentation des taux d'erreurs et à la diminution de la sensibilité des radars pour ne citer que ces deux exemples. Pour cela un banc de mesure de bruit basse fréquence, composé d'un amplificateur de tension faible bruit, d'un amplificateur transimpédance et d'un analyseur FFT a été mis au point, et un modèle de TEC de type distribué incluant ces sources de bruit a été développé à partir de la caractérisation expérimentale. Puis ce modèle distribué en bruit basse fréquence nous a permis de comparer avec succés les mesures et les simulations du bruit de phase d'un oscillateur à résonatuer diélectrique, circuit constitutif d'une source millimétrique complète d'un radar anti-collision fonctionnant à 77 GHz, et ayant une fréquence d'oscillation de 19 GHz.
Author: Pascal Masson
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Languages : fr
Pages : 210
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Nos travaux concernent la caractérisation des transistors MOS à oxynitrures de grille ultra-minces (2 à 7 nm d'épaisseur) obtenus par dépôt chimique en phase vapeur (LPRTCVD). Après un bref rappel des propriétés des défauts de l'interface Si-Si02, nous décrivons les limitations du dioxyde de silicium et présentons les oxynitrures comme une alternative technologique au traditionnel Si02 pour les composants fortement submicroniques. Nous développons l'étude du transistor MOS dans les différents régimes de fonctionnement avant saturation. Nous avons attaché une grande importance à redémontrer les principaux modèles électriques qui ont servi de base à notre démarche expérimentale d'extraction des paramètres. Dans une deuxième partie de notre travail, nous avons développé une nouvelle modélisation du pompage de charge permettant de calculer le courant pompé pour un profil quelconque de la densité d'états d'interface dans la bande interdite du semi-conducteur. Cette approche s'applique aux différentes méthodes de pompage de charge à deux niveaux, à trois niveaux et mettant en œuvre un piège unique. Elle permet l'extraction des paramètres des pièges en présence éventuelle d'un courant tunnel dans le cas des isolants de grille ultra-minces. La caractérisation par mesures de densité spectrale de puissance de bruit basse fréquence (1/f) nous a permis de corréler le piégeage de porteurs et les fluctuations de mobilité à la diminution de l'épaisseur d'isolant. Ceci nous a permis de proposer une amélioration de la méthode expérimentale d'extraction de la densité de pièges lent en analysant l'éventuelle influence d'un -, courant tunnel. Les développements de ces trois techniques de caractérisation sont mis à profit L pour l'étude de transistors MOS à oxynitrures de grille. L'influence des paramètres technologiques d'élaboration de différentes couches d'oxynitrure (teneur en azote, ambiance et température de recuit, présence d'une couche supplémentaire d'oxynitrure dans l'empilement de grille) est analysée en terme de mobilité à faible champ électrique, de tension de seuil, de densités d'états lents et rapides et de charges fi.xes dans le système isolant-grille.
Author: Frédéric Martinez
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Languages : fr
Pages : 256
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