Caractérisation et propriétés physiques des défauts induits dans les transistors MOS submicroniques par injections de porteurs chauds

(Reeçu le 28 novembre 1991, accepté le 4 février 1992)

Abstract
The reliability of the submicrometer CMOS technologies is a key issue for the development of advanced ULSI devices and circuits. We present a review of our recent results on the characterization of the physical properties of hot-carrier-induced defects in MOS transistors. The role played by these defects in the device performance degradation is carefully studied and critically discussed in comparison with the main results given in the literature. Our contributions point out: i) the characterization of oxide and Si-SiO ₂ interface defects by powerful techniques (charge pumping and measurement of the gate current by "floating-gate" technique), ii) the measurements of the optical and electronic properties of these oxide defects leading to get insights on their microscopic nature and iii) a self-consistent study of the defect-performance relationship of the aged MOSFET devices through bidimensional devices simulations.

Résumé
La fiabilité des technologies CMOS submicroniques est un enjeu important pour le développement des circuits ULSI des prochaines années. Nous présentons une revue de nos récents travaux sur la caractérisation des propriétés physiques des défauts induits dans les transistors MOS par l'injection de porteurs chauds. Le rôle de ces défauts dans la dégradation des performances des transistors est examiné avec soin et discuté par rapport à une revue des principaux résultats de la littérature. Nos contributions portent sur : i) l'utilisation de techniques fines (pompage de charge et mesure de courant de grille par une technique de "grille-flottante") pour étudier les défauts créés dans l'oxyde et à l'interface Si-SiO ₂, ii) la mesure des propriétés optiques et électroniques de ces défauts d'oxyde conduisant à en préciser la nature et iii) une étude auto-cohérente des relations défauts-performances au moyen de simulations bidimensionnelles des composants MOSFET vieillis.