Ruptura dielectrica y nbti en dispositivos y circuitos cmos nanoelectrónicos

• Autores: Raúl Fernández García
• Directores de la Tesis: Montserrat Nafria i Maqueda (dir. tes.), Rosana Rodríguez Martínez (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2007
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Serra Mestres (presid.), Jorge Francisco Suñe Tarruella (secret.), Felice Crupi (voc.), Francesca Campabadal Segura (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología electrónica
      • Diseño de circuitos
      • Transistores
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• Resumen

  • El gran éxito de la tecnología CMOS se debe fundamentalmente a la escalabilidad del transistor MOSFET. Para conseguir alcanzar los cada vez más exigentes requisitos en cuanto a velocidad, las dimensiones del transistor MOSFET se han reducido hasta el rango nanométrico, de manera que la tecnología CMOS en la actualidad ha entrado ya dentro de la era nanoelectrónica, tendiendo hacia dimensiones cada vez menores. No cabe duda que el escalado de las tecnologías tiene una vertiente beneficiosa, pero no está libre de problemas. Así, conlleva la aparición de distintos mecanismos de fallo que reducen la fiabilidad del circuito integrado (CI), así como distintos problemas asociados a la fabricación y a la caracterización de estos dispositivos nanométricos. Esta tesis se centra en dos de los mecanismos de fallo asociados al dieléctrico de puerta del MOSFET derivados del escalado: la ruptura dieléctrica y el Negative Bias Temperature Instability (NBTI).

    La ruptura dieléctrica (o pérdida de las propiedades dieléctricas del óxido de puerta), durante décadas, ha merecido una especial atención por su impacto en la fiabilidad de los circuitos integrados. Tradicionalmente, se ha considerado que la ruptura dieléctrica del óxido de puerta provocaba el fallo del dispositivo y, por consiguiente, del circuito en su totalidad. Sin embargo, recientemente se ha observado que el transistor puede sobrevivir a una ruptura dieléctrica. Incluso a nivel de circuito se ha llegado a demostrar que algunos circuitos digitales pueden continuar funcionando tras la ruptura del óxido de uno de los dispositivos que lo integran, de manera que el fallo del circuito dependerá de su funcionalidad. De este modo, estos resultados preliminares demuestran que la relación entre el fallo del óxido y el fallo del dispositivo / circuito aún no está clara, por lo que, quizás, las especificaciones de fiabilidad establecidas para los óxidos ultradelgados puedan relajarse. Para determina