Etude des structures MOS à grille de polysilicium

Abstract

L’objectif de ce travail est l’étude et l’analyse des propriétés électriques et diélectriques des structures MOS à grille de polysilicium (PolySi/SiO2/p-Si). Le comportement électrique de ces structures a été étudié sur la plage de fréquences 100 KHz - 1 MHz en considérant différents niveaux de dopage, deux épaisseurs des couches de polysilicium (100 et 175 nm) et plusieurs épaisseurs d’oxyde. Nous nous sommes également intéressés aux propriétés électriques et structurales des films minces de polysilicium fortement dopés ou non par diffusion de phosphore qui remplace la grille d’une structure MOS. Diverses techniques ont été utilisées dans l’analyse des propriétés de ces structures, la microscopie électronique à balayage (MEB), la méthode des quatre pointes (FPPR), l’effet Hall (EH), la caractérisation courant-tension I(V) et capacité-tension C(V). Les images MEB permet de voir l’influence du niveau de dopage, l’épaisseur des films LPCVD et de la couche d’oxyde qui agit sur la taille des grains et la cristallinité des films polysilicium. La caractérisation électrique par la méthode des quatre pointes montre que la microstructure des films influe sur les propriétés électriques. Les mesures I(V) sous différentes conditions d’illumination montrent que le courant augmente avec l’augmentation de l’éclairement. Les courbes caractéristiques C(V) des structures MOS permettent de déduire quelques paramètres d’importance pratique, pour voir l’influence de la fréquence, du niveau de dopage et l’épaisseur de la couche d’oxyde. La technique d’admittance a été utilisée Pour déterminer ɛ’, ɛ’’, tan δ et σac. Le fit a permis d’aboutir à des relations entre d’une part ɛ’et la fréquence, d’autre part entre ɛ’et la conductivité électrique des couches de polysilicium, cette relation permet de calculer directement ɛ’entre deux point expérimentaux pour une fréquence donnée.