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Etude à l'échelle nanométrique par sonde locale de la fiabilité et de la dégradation de films minces d'oxyde pour applications MOS et MIM
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Foissac, R. |
| Copyright Year | 2015 |
| Abstract | L'integration de dielectriques High-k dans les empilements de grille des dispositifs MOS a fait naitre de nouvelles interrogations concernant la fiabilite des futurs nœuds technologiques. La miniaturisation constante des dispositifs conduisant a l'amincissement des epaisseurs d'oxyde de grille, leur caracterisation electrique est rendue de plus en plus complexe a l'echelle du dispositif. Pour palier a ce probleme, l'utilisation d'un microscope a force atomique en mode conducteur sous ultravide permet grâce a la faible surface de contact entre la pointe et l'echantillon de reduire suffisamment le courant tunnel pour pouvoir etudier la degradation et le claquage dielectrique d'oxyde ultra fin. La comparaison systematique des resultats de fiabilite de l'empilement High-k du nœud 28nm et de la couche interfaciale seule ayant subi les memes etapes de developpement que celles presentes dans l'empilement, obtenus par C-AFM sous ultra vide, ont permis de montrer experimentalement que la probabilite de claquage des oxydes de grille High-k est gouvernee par la fiabilite propre des couches qui la composent, et de deduire une loi d'extrapolation de la duree de vie en tension et en surface ce qui permet de predire la statistique de defaillance du dispositif. Les impacts d'un pre-stress en tension de l'ordre de la milliseconde sur les distributions de claquage des oxydes de grille simples et bicouches ont ete rapportes. Ces resultats sont expliques dans ce manuscrit par le declenchement lors de l'application du stress, d'une degradation au sein de l'oxyde, prenant naissance dans la couche interfaciale des oxydes High-k et conduisant a une reduction locale de l'epaisseur de dielectrique. Des phenomenes de resistance differentielle negative au moment de la rupture dielectrique ont ete etudies et modelises pour differentes epaisseurs d'oxyde, par une croissance filamentaire de la degradation. Il a ete possible de donner une expression analytique reliant le temps caracteristique de croissance filamentaire et le temps moyen de claquage observe sur les distributions statistiques. Enfin, les mesures C-AFM de ce travail ont ete etendues au cas des structures MIM utilisees pour le developpement des futurs memoires resistives OxRAM. Dans ce cas un effet d'auto-guerison a l'echelle nanometrique a ete mis en evidence. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01218188/document |
| Alternate Webpage(s) | http://www.theses.fr/2015GREAT047.pdf |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
