Modélisation à l’échelle atomique des jonctions fines application à l’étude des mécanismes de dégradation de l’interface Si/SiO2

Abstract

Nous présentons un ensemble de résultats sur la physique des défauts à l'interface Si/SiO2 dans les composants Métal - Oxyde –Semi conducteur (MOS), défauts responsables de la dégradation et du vieillissement des composants. Ces défauts pourraient être liés au mode de croissance de l’oxyde ou introduits par des espèces chimiques contenues dans l’atmosphère oxydante ou encore associés à des impuretés chimiques diffusées dans l’oxyde et en provenance, soit du métal, soit du semi conducteur. Ils sont à l’origine d’une modification des propriétés électriques de la structure du transistor MOS. La création des défauts de la famille de la liaison pendante de silicium, dite centre Pb0, est mise en évidence à l'interface Si/SiO2. Après une revue de l'état de l'art du sujet, ces défauts sont analysés par une technique dite "pompage de charge en profondeur". L'étude des centres Pb0, exigeant au préalable une explication du mécanisme de remplissage des défauts avec précision, nous a permis de conclure que les centres Pb0 semblent dominer l'interface Si/SiO2 et sont de type donneurs et accepteurs (la partie exponentielle du profil). En changeant les conditions de mesure, on balance d'un coté ou de l'autre des courbes de pompage de charge ; en changeant le temps de capture on est arrivé à dire que ces états donneurs et accepteurs sont de type neutres ou attractifs selon leurs propriétés électroniques (niveaux d'énergie dans la bande interdite et section de capture) Par ailleurs, nous avons utilisé la technique de Tanner et al. pour étudier les états lents et rapides. En comparant les résultats trouvés avec ceux obtenus par la technique de pompage de charges. on a pu conclure que le profil des pièges obtenus par les deux techniques est le même. Nous montrons par la simulation, sous SPICE, que ces défauts sont totalement responsables des dérives des caractéristiques I-V des transistors MOS.