Note publique d'information : Cette étude s'inscrit dans le cadre de la caractérisation électrique par sonde locale
de dispositifs Métal-Oxyde-Semiconducteur et Métal-Isolant-Métal. L'enjeu est de comparer
les caractéristiques de conduction et de rigidité diélectrique aux échelles nanométrique
et macroscopique, dans le but d'évaluer ces caractéristiques sans la réalisation coûteuses
de structures intégrées. Un microscope à force atomique en mode de conduction (C-AFM)
fonctionnant sous ultravide a été utilisé, et un protocole expérimental couplant des
mesures électriques standards de la microélectronique industrielle et les mesures
à l'échelle nanométrique a été mis en oeuvre. La méthode a été appliquée aux jonctions
Silicium / oxyde de Silicium ainsi que Nitrure de Titane / oxydes d'Hafnium, de Zirconium
et silicate d'Hafnium. La comparaison systématique des mesures s'avère fiable si l'on
considère une surface de contact entre la pointe et le diélectrique de l'ordre du
nm². Il a été démontré que l'ensemble des mesures des tensions de claquage suivait
la même loi de probabilité de Weibull, impliquant une densité de défauts responsables
du claquage proche de la densité atomique d'un solide. Les champs électriques de claquage
mesurés qui sont de deux à trois fois supérieurs aux mesures standards sont alors
voisins du champ de claquage intrinsèque de l'oxyde. Le C-AFM a également permis de
mettre en évidence un courant après claquage à la caractéristique non ohmique, possédant
la propriété d'être quasi-indépendant de l'épaisseur d'oxyde et partiellement réversible.
Ce courant inaccessible à l'échelle standard a été interprété à l'aide de deux modèles
reposant sur l'hypothèse d'un courant filamentaire en accord avec nos expériences.
La topographie après claquage est en accord avec une épitaxie du substrat assistée
par claquage (DBIE), due à la densité de courant élevée dans le filament.
Note publique d'information : Cette étude s'inscrit dans le cadre de la caractérisation électrique par sonde locale
de dispositifs Métal-Oxyde-Semiconducteur et Métal-Isolant-Métal. L'enjeu est de comparer
les caractéristiques de conduction et de rigidité diélectrique aux échelles nanométrique
et macroscopique, dans le but d'évaluer ces caractéristiques sans la réalisation coûteuses
de structures intégrées. Un microscope à force atomique en mode de conduction (C-AFM)
fonctionnant sous ultravide a été utilisé, et un protocole expérimental couplant des
mesures électriques standards de la microélectronique industrielle et les mesures
à l'échelle nanométrique a été mis en oeuvre. La méthode a été appliquée aux jonctions
Silicium / oxyde de Silicium ainsi que Nitrure de Titane / oxydes d'Hafnium, de Zirconium
et silicate d'Hafnium. La comparaison systématique des mesures s'avère fiable si l'on
considère une surface de contact entre la pointe et le diélectrique de l'ordre du
nm². Il a été démontré que l'ensemble des mesures des tensions de claquage suivait
la même loi de probabilité de Weibull, impliquant une densité de défauts responsables
du claquage proche de la densité atomique d'un solide. Les champs électriques de claquage
mesurés qui sont de deux à trois fois supérieurs aux mesures standards sont alors
voisins du champ de claquage intrinsèque de l'oxyde. Le C-AFM a également permis de
mettre en évidence un courant après claquage à la caractéristique non ohmique, possédant
la propriété d'être quasi-indépendant de l'épaisseur d'oxyde et partiellement réversible.
Ce courant inaccessible à l'échelle standard a été interprété à l'aide de deux modèles
reposant sur l'hypothèse d'un courant filamentaire en accord avec nos expériences.
La topographie après claquage est en accord avec une épitaxie du substrat assistée
par claquage (DBIE), due à la densité de courant élevée dans le filament.
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