Study of carriers transport phenomena and low frequency noise as a function of temperature in nanometric MOSFETs transistors (FinFETs).
Etude des phénomènes de transport de porteurs et du bruit basse fréquence en fonction de la température dans les transistors MOSFETs nanométriques (FinFETs)
Résumé
In this thesis, DC measurement and noise were performed on FinFETs on silicon on insulator substrate (SOI)
processed in 32 nm technologies, with two different gate dielectrics; hafnium oxide (HfO2) and nitrided hafnium silicate
(HfSiON). Most of these devices have undergone local and global mechanical strain. The results of static measurements
have shown an improvement of the performances. Temperature measurements (300 K – 475 K) showed that strained
devices seem to be less sensitive to the temperature variation than standard ones, indicating an additional benefit of
strain engineering. The noise measurements were used to evaluate the quality of the gate oxide of these devices, the
nitrided hafnium silicate seems to have a better quality. The study of noise has also provided information about the
transport and physical mechanisms that generate the 1/f noise in these devices. One can notice that there is no
significant impact of strain on the 1/f noise level. The carrier number fluctuations dominate the 1/f noise for all studied
devices. Noise measurements as a function of temperature (100 K – 300 K) allowed to identify defects in the silicon
film, often associated to the technological process, by noise spectroscopy method.
Au cours de cette thèse, des mesures en régime statique et en bruit ont été effectuées sur des transistors FinFETs réalisés sur substrat SOI, issus de la technologie 32nm, ayant deux différents isolants de grille. L’un est l’oxyde d’hafnium (HfO2) et le second est le silicate d’hafnium nitruré (HfSiON). La plupart de ces dispositifs ont subi des techniques de contrainte mécanique locales et globales. Les résultats de mesures en statique ont montré l’amélioration considérable des performances dans les transistors contraints par rapport aux transistors standards. Il a été montré que ces transistors contraints semblent être moins sensibles à la variation de la température (300K-475K) indiquant un autre atout de l’ingénierie des contraintes. Les résultats de mesures de bruit ont permis d’évaluer la qualité de l’isolant de ces dispositifs, le silicate d’hafnium nitruré semble avoir une meilleure qualité.
L’étude du bruit a permis aussi d’apporter des informations sur le transport ainsi que sur les mécanismes physiques qui génèrent le bruit en 1/f dans ces dispositifs. On n’a remarqué aucun impact significatif des contraintes mécaniques sur le niveau du bruit. Le mécanisme qui prédomine dans ces dispositifs est le mécanisme des fluctuations de nombre de porteurs dans les type n et type p. Les mesures de bruit en fonction de la température (100K-300K) ont permis d’identifier des défauts, souvent liés à la technologie de fabrication, dans le film de silicium par la méthode de spectroscopie de bruit.
Loading...