Soutenance de thèse de Guillaume BESNARD

Avec une introduction industrielle au nœud technologique 28nm, l’architecture FDSOI planaire devient une alternative intéressante pour adresser les marchés micro-électroniques nécessitant une faible, voire très faible consommation d’énergie.
Elle se différencie principalement grâce à sa technologie de polarisation arrière, dite “Back-Bias”, afin de moduler la tension de seuil des transistors avec une grande efficacité. Cette modulation permet alors d’adapter le fonctionnement du circuit pour augmenter les performances ou diminuer la consommation. En plus de l’utilisation de films de SOI minces propres à l’architecture, les substrats FDSOI intègrent des oxydes enterrés minces afin de rendre possible cette modulation de tension de seuil.
Nous présentons une étude de la fiabilité de différents types oxydes enterrés minces à travers un ensemble de caractérisations électriques dans le but d’évaluer leur durée de vie et l’impact de leur dégradation sur les dispositifs. Dans une première partie, la qualité de ces UTBOX sera comparée à celle d’un oxyde thermique SiO2 de référence, principalement par l’intermédiaire de la mesure de charge au claquage (QBD).
A partir des observations faites, plusieurs optimisations seront proposées pour améliorer cette fiabilité. Enfin, en réalisant un suivi de la dégradation du volume de l’oxyde et de ces interfaces, nous chercherons à expliquer le vieillissement de ces oxydes en le rattachant à un modèle de percolation très largement décrit dans la littérature.
Dans une seconde partie, nous évaluerons la fiabilité de transistors FDSOI puis mesurerons l’impact de la dégradation de l’interface arrière sur leur fonctionnement. Lors de cette étude, nous ferons une comparaison de la fiabilité entre des dispositifs
non-contraints et des dispositifs intégrant un canal de silicium contraint en tension réalisés sur des substrats sSOI. Ces substrats s’avèrent très intéressant pour les nœuds technologiques 10nm afin d’augmenter la performance des transistors NMOS.

Membres du jury :
•  Brice GAUTIER,   Professeur à l’INSA de Lyon/INL,  Président de jury
• Sorin CRISTOLOVEANU, Directeur de recherche au CNRS, Directeur de thèse
• Alain  BRAVAIX,  Professeur à l’ISEN de Toulon/IM2NP, Rapporteur
• Guido GROESENEKEN, Professeur à KUL/imec,   Rapporteur
• Xavier GARROS,  Ingénieur au CEA-Leti,   Encadrant
• Frédéric ALLIBERT,  Ingénieur à Soitec,   Encadrant
• Xavier FEDERSPIEL, Ingénieur à STMicroelectronics,  Invité