Contribution au Développement de Méthodes Electriques pour la Caractérisation de la Dégradation NBTI

dc.contributor.authorBOUBAAYA , Mohamed
dc.contributor.authorBENNACEUR-DOUMAZ , Djamila Encadrant
dc.contributor.authorFERHAT HAMIDA , Abdelhak Co-Encadrant
dc.date.accessioned2026-09-06T11:15:46Z
dc.date.issued2022
dc.descriptionLa miniaturisation des composants microélectroniques a engendré une réduction accélérée de l’épaisseur du diélectrique de la grille des transistors. Avec cette réduction des dimensions, la fiabilité des transistors devient critique, d’un nœud technologique à un autre, en termes de prédiction de durée de vie. Parmi les aspects critiques, la dégradation NBTI/PBTI (Negative/Positive Bias Temperature Instability) qui représente l’un des défis majore en termes de fiabilité. Cette dégradation est induite par la création des pièges dans le diélectrique de la grille et à l’interface substrat/diélectrique ainsi que leurs charge et décharge. Leur étude et modélisation sont devenues cruciales dans le contexte actuel de l’industrie microélectronique. Cette thèse s’appuie sur les méthodes électriques pour l’étude et la caractérisation expérimentale de la dégradation NBTI/PBTI. Pour se faire, nous avons, en premier lieu, étudié les pièges d’interface induits par le stress BTI par la technique OTFIT (on-the-fly interface trap), où un modèle, basé sur le processus réaction-diffusion (RD) comprenant des espèces H+, H et H2, a été proposé et démontré. En second lieu, nous avons évalué la dégradation de mobilité, induite par le NBTI stress, estimée en utilisant la composante géométrique du pompage de charge (CP). De plus, nous avons mise en œuvre des techniques de mesures basées sur un temps de mesure (délai) court. Ainsi, nous avons implémenté une technique rapide d’Id-Vg pour la caractérisation du NBTI avec un temps de mesure des paramètres de 10 µs. Enfin, nous avons aussi étudié l’impact des dimensions des transistors FinFET sur la dégradation BTI, où nous avons exploité la technique eMSM (extended Measure-Stress-Measure) à cause de son temps de mesure (1 ms) et de la quantité d’information offre qu’elle capture sur le comportement BTI. Nous avons montré que les transistors FinFET avec des ailerons plus hauts sont moins affectés par le stress NBTI que ceux ayant des ailerons plus bas. Nous pensons que cela est lié à une défectuosité plus élevée dans les coins des ailerons. De plus, les résultats expérimentaux montrent des énergies d’activation plus élevées pour les ailerons moins hauts par rapport à ceux plus hauts. Le PBTI montre une tendance similaire à celle du NBTI concernant l’augmentation de la hauteur des ailerons, bien qu’il montre peu de dépendance avec la température.
dc.description.abstractMiniaturization of microelectronic components has resulted in an aggressive shrinking of the transistor gate dielectric thickness. With this size reduction, the reliability of transistors becomes critical, from one technology node to another, in terms of life prediction. Among the critical aspects, the NBTI/PBTI (Negative/Positive Bias Temperature Instability) degradation represents one of the major challenges in terms of reliability. This degradation is induced by the creation of traps in the gate dielectric and at the substrate/dielectric interface as well as their charge and discharge. Their study and modeling are becoming important in the current context of the microelectronics industry. Based on electrical methods, this thesis focuses on study and experimental characterization of NBTI/PBTI degradation. To do so, we have first studied the interface traps induced by BTI stress using OTFIT (on-the-fly interface trap) method, where we have proposed a model based on the reaction-diffusion (RD) of H +, H and H2 species. Secondly, we have evaluated the mobility degradation induced by NBTI stress using the geometric component of charge pumping (CP). In addition, we have implemented measurement techniques based on short measurement time (delay). In fact, we have implemented a fast Id-Vg technique for NBTI characterization with a measurement time of 10 µs. Finally, the impact of the dimensions of FinFET transistors on the BTI degradation has been conducted using the eMSM (extended Measure-Stress-Measure) technique, the latter offers a better measurement time (1ms) and captures a valuable quantity of information on transistor behavior under BTI stress. We have shown that FinFET transistors with taller fins are less affected by NBTI stress than those with lower fins. We believe this is related to a higher defectively in fin corners. In addition, the experimental results show higher activation energies for the lower fins compared to that of the taller ones. The PBTI shows a similar trend to that of the NBTI on increasing fin height, albeit with little or no significant temperature dependence.
dc.identifier.urihttps://repository.univ-setif.dz/handle/123456789/2451
dc.language.isofr
dc.publisherUniversité Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté de Technologie
dc.subjectFiabilité
dc.subjectDégradation BTI
dc.subjectPièges d’interface
dc.subjectFinFET
dc.subjectEnergie d’activation
dc.subjecteMSM
dc.subjectHauteur d’aileron
dc.titleContribution au Développement de Méthodes Electriques pour la Caractérisation de la Dégradation NBTI
dc.typeThesis

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