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Submitted on 23 Apr 2014
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Intégration 3D de nanofils Si-SiGe pour la réalisation detransistors verticaux 3D à canal nanofil
Guillaume Rosaz
To cite this version:Guillaume Rosaz. Intégration 3D de nanofils Si-SiGe pour la réalisation de transistors verticaux 3D àcanal nanofil. Autre. Université de Grenoble, 2012. Français. NNT : 2012GRENT108. tel-00981971
THÈSE Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE GRENOBLE Spécialité : NANO ELECTRONIQUE ET NANO TECHNOLOGIES
Arrêté ministériel : 7 août 2006
Présentée par
Guillaume ROSAZ Thèse dirigée par Thierry BARON coencadrée par Bassem SALEM et Nicolas PAUC préparée au sein du Laboratoire des Technologies de la Microélectronique (CNRS) et du Laboratoire Silicium, Nanoélectronique, Photonique et Structures (CEA-INAC-SP2M) dans l'École Doctorale EEATS
Intégration 3D de nanofils Si et SiGe pour la réalisation de transistors verticaux à canal nanofil. Thèse soutenue publiquement le 11 décembre 2012 devant le jury composé de :
Dr, Gérard, GHIBAUDO Directeur de recherche, IMEP/LAHC, Grenoble, Président
Pr, Jean-Luc, AUTRAN Professeur, IM2NP, Marseille, Rapporteur
Dr, Emmanuel, DUBOIS Directeur de recherche, IEMN, Villeneuve d’Ascq, Rapporteur
Dr, Guilhem, LARRIEU Chargé de recherche, LAAS, Toulouse, Examinateur
Dr, Jean-Louis, LECLERCQ Chargé de recherche, Ecole centrale de Lyon, Examinateur
Dr, Thierry, BARON Directeur de recherche, LTM, Grenoble, Directeur de thèse
Dr, Bassem, SALEM Chargé de recherche, LTM, Grenoble, Encadrant de thèse
Dr, Nicolas, PAUC Ingénieur CEA, INAC/SiNaPS, Grenoble, Co-encadrant de thèse
À mes parents et grands-parents,
« Anything that can go wrong, will go wrong »
Edward A. Murphy Jr.
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Cox
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Cox
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dVG
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qΨs
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(
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q
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Cox
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S = (ln10)
(
kT
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Cox + CD + Cit
Cox
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−qφibn
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A∗
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Ge
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3VT
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IDS VT IDS
IDS − VGS VGS VT VT
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Cox
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Cox
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IDS − VDS
IDS − VDS
RTOT = RS +RNF +RD
RTOT RS RNF
RD RS
RD RNF
IDS − VDS
IDS − VDS
IDS
R =ρL
S
ρ Ω
ρ ≈ 6.5 Ω.cm
Ω
Ω
RTOT ≈ RS + RD
IDS
IDS−VGS
NiXSiY
N2
NiSi2
NiSi2
NiSi2
IDS − VDS
IDS − VDS
r rtérstqs IDS−VGS ♥ s♣♦st ♥t t ♣rès rt ♣rés♥tés ♥ é ♥ért ♥ é ♦rt♠q ♠ètr st ♥♠ t ♦♥r r ♠
tr rrèr s ♦♥tts
r ♥♦s ♣r♠t ①trr s rs rrèr ♥ s♥t ②♣♦tès qà VG = 0V ♦r♥t
♠sré ♥s ♥♥♦ rést ♠♦rtr♠♥t é♠ss♦♥ tr♠♦♦♥q r ♦♣ ♠sré ♥s s
s st ss♠♠♥t ⑦ ♠ ♥ r♦t♥ t♠t ♥♦s ♣♦♦♥s ♥s trr
r tr rrèr ♥ ♦♥t♦♥ t♥s♦♥ VDS ♣♣qé ♦♠♠ ♣rés♥té ♥s r
r ♦r IDS − VDS rtérstq ♥ tr♥sst♦r à ♥♥♦ ♣♦r ér♥ts t♥s♦♥s r rrèr tr rrèr é à ♣rtt s ♦rs IDS − VDS ♥ s♣♣♦s♥t ♠é♥s♠ tr♥s♣♦rt ♦♠♠ ét♥t ♣r♠♥t tr♠♦♦♥q tt ♦r ♠t ♥ é♥ à ♦s ss♠♥t rrèr ♥t ♣r r ♠s é♠♥t ♣r t♥s♦♥ r♥
♦s ♦♥stt♦♥s q tt tr rrèr ♥st ♣s ♦♥st♥t t q ♠♥ t♥s♦♥
♣é♥♦♠è♥ st ♦♥♥ s♦s ♥♦♠ ♦tt②rrr♦r♥ ♦ ♥ r♥çs ss♠♥t
tr rrèr ♦tt② ♥♦s ♦♥sér♦♥s ♥ s②stè♠ ♠ét ♥s ♥ ♣r♠r t♠♣s ♥♦s
♣♦♦♥s r q é♥r ♥éssr à ♥ étr♦♥ ♣♦r sé♣♣r ♥ ♣s ♥
r♠ ♠ét st qφm ♥ t étr♦♥ s tr♦ à ♥ st♥ ① ♠ét ♥ r ♣♦st t
r ♠ st ♥t à sr ♠ét ♦r ttrt♦♥ ♥tr étr♦♥ t r ♣♦st st
éq♥t à ♦r q ①strt ♥tr ♠ê♠ étr♦♥ t ♥ r é ♣♦st sté ♥ ① ♦r
♠ ♣t ♥s êtr ért ♦♠♠
F =−q2
4πε0(2x)2=
−q2
16πε0x2
ε0 ♣r♠ttté é♥r ♣♦t♥t ♥ étr♦♥ sté à ♥ st♥ ① ♠ét st ♦♥
é à ♥tér tt ♦r ♥tr ♥♥ t ♣♦♥t sss ① q ♦rrs♣♦♥ ♥ t tr q
♦t ♦r♥r ♥tr s ① ♣♦♥ts s♦t
E(x) =−q2
16πε0x
♦rsq♥ ♠♣ étrq ①tr♥ st ♣♣qé é♥r ♣♦t♥t t♦t ETOT (x) st ♦♥♥é ♣r
s♦♠♠
ETOT (x) =−q2
16πε0x− q|E |x
tt éqt♦♥ ♠t ♥ ♠①♠♠ ss♠♥t rrèr ∆φ t ♦st♦♥ ss♠♥t xm s♦♥t
♦♥♥és ♣r ♦♥t♦♥ dETOT
dx= 0 s♦t
xm =
√
q
16πε0|E |
∆φ =
√
q|E |4πε0
= 2|E |xm
s réstts ♣♥t êtr tr♥s♣♦sés à ♥ s②stè♠ ♠éts♠♦♥tr ♣♥♥t ♠♣ ♦t êtr
r♠♣é ♣r ♣rés♥t à ♥tr t ♣r♠ttté ♣r s♠♦♥tr t s♦rt
q
∆φ =
√
qEm
4πεs
VGS
IDS − VDS
VDS
IDS − VDS
EG E m
∆φ =
√
qE m
4πεs+ αE m + βEG
E m EG
E m
EG
E m
E m =
√
2qN |Ψs|εs
,
N Ψs
|Ψs| = φBn0 − φn + VR
φBn0 φn
(EC − EF )/q VR
r♥rs rtérstqs s tr♥sst♦rs à ♥♥♦s
t♦ ION/IOFF
①st ♣srs ♠ét♦s ♣r♠tt♥t ①trr r♣♣♦rt ION/IOFF s♦♥ tr s ♦r♥ts tsé
t s♥t ♦♥♥ s rs r♣♣♦rt ♥ ♦♥t♦♥ ♠ét♦ tsé
♦♠♣rs♦♥ ♥tr s ♦r♥ts à étt ♦rt t r♠é ①trts s♦♥ ① ♠ét♦s
ét♦ ❯tsé♥t t ♣rès t
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