Reproduction de : Thèse de doctorat : Microondes et microtechnologies : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 3704. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. à la suite de chaque chapitre. Liste des publications.

D'une part, les fluctuations et le bruit basse fréquence (BF) dans les dispositifs MOS ont été le sujet de recherche intensive durant ces dernières années. Le bruit BF devient une inquiétude majeure pour la réduction continuelle de la dimension des transistors car le bruit 1/f augmente comme l'inverse de la surface des transistors. Le bruit BF et les fluctuations en excès pourraient constituer une limitation sérieuse du fonctionnement des circuits analogiques et numériques. Le bruit 1/f est également d'importance primordiale pour les applications de circuit RF où il provoque le bruit de phase dans les oscillateurs ou les multiplexeurs. Le développement des technologies submicroniques CMOS a conduit à l'observation d'un nouveau type de bruits, i.e. signaux télégraphiques aléatoires (RTS), entrainant de grandes amplitudes de fluctuations à l'heure actuelle, qui peuvent compromettre la fonctionnalité des circuits. D'autre part, la variabilité statistique dans les caractéristiques de transistor est l'un des défis principaux pour les prochaines générations technologiques. La connaissance détaillée des sources de variabilité est extrêmement importante pour la conception et la fabrication des dispositifs résistants à la variabilité. On constate que la dispersion des valeurs de courant de drain des dispositifs n-MOS plutôt petits de la technologie 28 nm est presque deux décades. Cela résulte de l'impact des dopants aléatoires, de la rugosité de bord des lignes et les variations d'épaisseur d'oxyde, qui est plutôt bien compris, ainsi que du rôle du matériau de grille, en poly silicium ou en métal seulement, qui n'a été que récemment étudié dans les simulations. La confirmation et la quantification expérimentales de la contribution du bruit et des fluctuations BF manquent toujours. En outre, l'étude de la variabilité du bruit BF et de sa relation avec les autres facteurs des variations des dispositifs n'a été jamais effectuée. Par conséquent, les défis de recherches et les objectifs de cette thèse sont centrés vers les études des fluctuations basses fréquences et du bruit dans les technologies CMOS 32nm et au-delà. Plus spécifiquement, le bruit BF sera étudié avec trois objectifs : i) la caractérisation détaillée du bruit BF des nouvelles technologies CMOS comportant des grilles avec high-k/métal, des poches de canal etc., ii) le changement des paramètres de bruit BF des différentes technologies et iii) l'impact du bruit BF et des fluctuations RTS en tant que sources de variabilité pour des applications de circuit analogique et numérique. Le premier objectif adressera l'origine des fluctuations de BF dans des dispositifs CMOS en termes de densité de piège et de localisation des défauts dans le diélectrique de grille et avec la longueur du canal pour différentes architectures (poche, canal de germanium, FD-SOI etc.). La deuxième partie considérera la variabilité du bruit BF résultant de la dispersion énorme des sources de bruit de dispositif à dispositif ; ceci sera conduit grâce à des mesures statistiques des caractéristiques de bruit de BF en fonction de la surface des dispositifs et des générations technologiques. Le troisième objective se concentrera sur l'impact du bruit de BF ou des fluctuations RTS sur le fonctionnement des circuits élémentaires (inverseur, cellule SRAM) et considérés en tant que source temporelle de variabilité. Nous allons aborder ces trois questions une après l'autre dans les paragraphes suivants.

Our aim was to establish a methodology for laser assisted oxidation of semiconductor and metal surfaces. One advantage of laser oxidation is the fact that radiation is heavily absorbed in a thin surface layer of the sample and the other is its ability for local oxidation. In addition to this, laser beam can be directed into some areas that other processes cannot reach. For these reasons, Nd:YAG pulsed laser working at 1064 nm wavelength is used for the oxidation purposes of Si and Ta films. First, SiO2 layer was obtained for various O2 pressures and laser powers. The thickness, refractive index, structural, dielectric, electrical and optical characteristics of the SiO2 layers have been determined. We have established that there exists an interval of laser power in which the oxidation occurs without surface melting. The oxidation process is controlled by the laser power rather than by the substrate temperature (673 &ndash / 748 K). It was found that better film quality is obtained at higher substrate temperatures and laser power greater than 3.36 J/cm2. Second, rf-sputtered Ta films were oxidized by laser, because Ta2O5 appears to be a good promising candidate to replace SiO2 because of its high dielectric constant, high breakdown voltage and relevant small leakage current values. It was found that the substrate temperature is an important parameter to obtain denser layers with reduced amount of suboxides and the most suitable substrate temperature range is around 350 C to 400 C. &amp / #946 / -orthorhombic crystal structure was obtained when the substrate temperature is 350 &ndash / 400 C for thinner films (up to 20 &ndash / 25 nm) and 300 &ndash / 350 C for thicker films (40 nm). The refractive index values of laser grown thin tantalum oxide films were between ~1.9 and 2.2 being close to those of bulk Ta2O5 (2.0 &ndash / 2.2). Oxide thicknesses in uniform Gaussian&ndash / like shapes were measured as around the twice of those initial Ta films. Effective dielectric constant values reached ~26 when the substrate temperature was increased from 250 C to around 400 C. It was shown that the leakage current density level decreases with increasing substrate temperature. However, the refractive index values of the films were smaller than those of thermally grown films. Porous structure formed during laser oxidation might be the reason for lower refractive indices and can be improved by post&ndash / oxidation annealing.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007

Zugl.: München, Techn. Univ., Diss., 2008

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 1997. / Vita. Includes bibliographical references (leaves [100]-125).

Techn. Hochsch., Diss., 2003--Aachen.

Techn. Hochsch., Diss., 2005--Aachen.

Techn. University, Diss., 2004--Berlin.