[tel-01076455] Etude des phénomènes de transport de porteurs et du bruit basse fréquence en fonction de la température dans les transistors MOSFETs nanométriques FinFETs

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 methodAu 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



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