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ALD en microélectronique - Applications, équipements et productivitéArticle de référence | Réf : E2380 v2
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Auteur(s) : Sorin CRISTOLOVEANU, Francis BALESTRA
Date de publication : 10 août 2013
Relu et validé le 13 janv. 2021
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Dans les transistors MOS sur SOI (figure 1 b), les canaux d'inversion peuvent être activés à la fois à l'interface entre la couche mince de silicium et l'oxyde de grille avant (par la grille avant
) et à l'interface silicium/oxyde enterré (par l'intermédiaire du substrat qui agit comme une grille arrière
). L'expression « déplétion totale » signifie que la région de déplétion couvre la totalité de la couche de silicium lorsque la grille est polarisée en inversion. Par conséquent, la charge de déplétion est limitée et ne varie plus avec V GS car l'étendue de la zone de déplétion atteint l'interface opposée, à la différence des composants MOS réalisés sur silicium massif. Un meilleur couplage est donc obtenu entre la tension de grille et la charge d'inversion, conduisant en particulier à une augmentation du courant de drain.
Par ailleurs, les potentiels aux interfaces avant et arrière deviennent également corrélés. Le facteur de couplage est approximativement égal au rapport des épaisseurs entre les oxydes de grille et enterré. Les propriétés électriques d'un canal sont donc fortement dépendantes de la tension appliquée à la grille opposée. En particulier, les mesures effectuées en variant la tension sur la grille avant diffèrent selon la valeur de V GS et selon la qualité de l'oxyde arrière et de ses interfaces. De nouvelles relations I DS (V GS), traduisant les propriétés complexes induites par les deux grilles, sont par conséquent obtenues pour les transistors MOS/SOI totalement déplétés. Les caractéristiques de transfert typiques des TMOS contrôlés par la grille avant sont illustrées de façon schématique sur la figure 10, en fonction des conditions de polarisation du canal arrière (inversion, déplétion, accumulation).
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(1) - CRISTOLOVEANU (S.), LI (S.S.) - Electrical characterization of SOI Materials and Devices. - Kluwer, Norwell (1995).
(2) - CRISTOLOVEANU (S.) - Silicon films on sapphire. - Rep. Prog. Phys., 3, 327 (1987).
(3) - MORIYASU (Y.), MORISHITA (T.), MATSUI (M.), YASUJIMA (A.) - Preparation of high quality silicon on sapphire. - Silicon-On-Insulator Technology and Devices IX, Electrochemical Soc., Pennington, 99–3, 137-142 (1999).
(4) - CELLER (G.K.), CRISTOLOVEANU (S.) - Frontiers of silicon-on-insulator. - Journal of Applied Physics, 93 (9), 4955–4978 (2003).
(5) - CRISTOLOVEANU (S.) - A review of the electrical properties of SIMOX substrates and their impact on device performance - . J. Electrochem. Soc., 138, 3131 (1991).
(6) - BRUEL (M.) - Silicon on insulator material technology - ....
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