Etude en courant continu et en bruit basse fréquence, en fonction de la température (10 K – 300 K), de transistors FinFETs .

Abstract

Cette thèse porte sur l’étude des performances en statique et en bruit basse fréquence à très basse température de dispositifs SOI FinFETs de la technologie 32 nm. Pour cela, des mesures en statique et en bruit basses fréquences ont été effectuées à très basses températures (10 K et 80 K) sur des dispositifs SOI FinFETs dans le but d’évaluer leurs performances et d’étudier les mécanismes à l’origine du bruit basses fréquences (bruit excédentaire). Les principaux paramètres électriques (tension de seuil, pente sous le seuil, mobilité, ...) sont extraits et comparés aux valeurs trouvées à 80 K et à température ambiante. A 10 K, on observe de meilleures performances par rapport à celles obtenues à température ambiante, notamment pour les nFinFETS. On y obtient ainsi une plus grande mobilité, de plus petites résistances d’accès, un plus fort courant Ion et une plus grande vitesse de saturation des porteurs. Quant à l’analyse en bruit, limité aux dispositifs p-FinFETs, elle montre clairement que de 300 K à 10 K, la fluctuation du nombre de porteurs est à l’origine du bruit excédentaire à faible inversion alors qu’à forte inversion, la contribution des résistances d’accès au bruit excédentaire prédomine. Si à température ambiante et 80 K, la fluctuation du nombre de porteurs corrélé à des fluctuations de mobilité modélise le bruit excédentaire à faible inversion, à 10 K, le bruit excédentaire est modélisé par la fluctuation du nombre des porteurs seulement (Modèle de Mc Whorther). On a aussi observé un bruit en 1/f“ avec “ qui varie avec la température, ce qui implique une densité de pièges actifs non uniforme en profondeur dans l’oxyde. De plus, il semblerait qu’à très basses températures l’origine du bruit excédentaire dû aux résistances d’accès soit dû aux fluctuations du nombre de porteurs alors qu’à 300 K, il proviendrait plutôt de variations de la mobilité.