Caractérisation et modélisation de UTBB MOSFET sur SOI pour les technologies CMOS avancées et applications en simulations circuits ; Electrical characterization and modeling of advanced nano-scale ultra thin body and buried oxide MOSFETs and application in circuit simulations

La motivation de cette thèse est deux des principaux problèmes soulevés par la mise à l'échelle des appareils de la nouvelle ère dans la conception MOSFET contemporaine: le développement d'un modèle de courant de drain analytique et compact, valable dans toutes les régions d'opération, décrivant précisément les caractéristiques Id-Vg et Id-Vd des dispositifs FDSOI à canaux courts et l'étude des problèmes de fiabilité et de variabilité de ces transistors évolués à l'échelle nanométrique. Le chapitre II fournit une base théorique et technique pour une meilleure compréhension de cette thèse, en mettant l'accent sur les paramètres électriques MOSFET critiques et les techniques d'extraction. Il démontre les méthodologies de Y-Function et de Split-CV pour la caractérisation électrique dans divers types de semiconducteurs. L'influence du niveau de l'oscillateur du signal AC sur la mesure de la mobilité efficace par la technique Split-CV dans MOSFET est également analysée. Une nouvelle méthodologie basée sur la fonction Lambert W qui permet d'extraire les paramètres MOSFET sur la gamme de tension de grille complète, permettant de décrire la transition entre les regions en dessous et au dessus du seuil, malgré la réduction de la tension d'alimentation. Enfin, certains éléments de base concernant le bruit à basse fréquence (LFN) sur la caractérisation MOSFET sont décrits. Le chapitre III présente la modélisation analytique et compacte du courant de drain dans les MOSFET FDSOI à l'échelle nanométrique. Des modèles analytiques simples pour les tensions de seuil de la grille avant et arrière et les facteurs d'idéalité ont été développés en termes de paramètres de géométrie du dispositif et de tensions de polarisation appliquées avec contrôle de la grille arrière. Un modèle analytique et compact de courant de drain a été développé pour les MOSFET FDSOI UTBB légèrement dopés avec contrôle de la grille arrière, prenant en compte la géométrie réduite et d'autres effets importants dans ces technologies et implémenté en Verilog-A ...