CHAPITRE 2 Résultats expérimentaux
2.2.4. Recuit en tension des pièges neutres à l'origine du SILC
Dans le paragraphe précédent nous avons vu que le courant avait trois composantes, nous allons maintenant plus particulièrement nous intéresser à la dernière composante. Dans tout ce qui suit, les deux premières composantes ont été supprimées suivant la procédure indiquée ci-dessus.
Les figures 16 et 17 nous montrent les caractéristiques IG-VG de deux capacités A et B qui ont été contraintes par un champ positif (Eox = 10MV/cm, Qinj = 0.16C/cm2). Nous pouvons remarquer sur ces deux figures que les courbes IG-VG, avant et après contrainte, sont superposées à haut champ, que le balayage soit positif ou négatif. La charge créée dans l'oxyde est si faible qu'elle n'est pas visible sur la caractéristique IG-VG, pour les valeurs élevées du courant grille.
La figure 16 nous montre six caractéristiques IG-VG réalisées successivement sur l'échantillon A. Les courbes 1A (balayage négatif) et 2A (balayage positif) ont été réalisées avant la contrainte. Le premier balayage en tension, réalisé après la contrainte, a été positif (courbe 3A), ensuite nous avons effectué deux balayages négatifs, la courbe 4A représentant le second balayage. Enfin, nous avons réalisé deux balayages positifs, la courbe 5A représentant le second balayage.
La figure 17 nous montre quatre caractéristiques IG-VG réalisées successivement sur l'échantillon B qui a été contraint dans les mêmes conditions que l'échantillon A. Juste après la contrainte, nous avons réalisé trois balayages négatifs, la courbe 3B représentant le dernier balayage. Enfin, nous avons effectué deux balayages positifs, la courbe 4B étant le second.
Nous pouvons remarquer à partir de ces deux figures que :
- les courbes 3A et 4A montrent que l'amplitude du SILC ne dépend pas de la polarité de la tension de mesure. Les deux courbes pouvant être superposées par un décalage d'environ VFB. Ceci confirme que les pièges ont été créés uniformément dans l'oxyde. Nous allons voir que cette indépendance de la polarité de mesure est seulement vraie si un ordre particulier des mesures a été respecté.
- les courbes 3A et 4B sont différentes. Le SILC mesuré par un balayage positif réalisé juste après la contrainte (courbe 3A de la figure 16) est plus élevé que celui mesuré lorsqu'un balayage négatif a été effectué juste après la contrainte (courbe 4B de la figure 17). Les courbes 4B et 5A sont pratiquement identiques après une contrainte positive. Un balayage négatif a donc une influence sur le SILC mesuré ensuite lors d'un balayage positif.
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- Les courbes 4A et 3B sont pratiquement identiques. Le balayage positif a peu d'influence sur le SILC mesuré ensuite lors d'un balayage négatif.
|VG| (Volts) et 2A) et après (courbes 3A, 4A et 5A) une contrainte positive (Eox = 10MV/cm et Qinj =0.16C/cm2). Le numéro des courbes correspond à l'ordre des mesures.
Les symboles pleins correspondent à un balayage négatifs, les symboles ouverts, à un balayage positif.
Figure 17 : Caractéristiques IG –VG avant (courbes 1B et 2B) et après (courbes 3B et 4B) une contrainte positive (Eox = 10MV/cm et Qinj =0.16C/cm2). Le numéro des courbes correspond à l'ordre des mesures.
Les symboles pleins correspondent à un balayage négatifs, les symboles ouverts, à un balayage positif.
Nous avons appliqué à l'échantillon A un champ non contraignant (ENC) de –6MV/cm pendant 54000s et nous avons effectué un balayage négatif (courbe 6A de la figure 16). Cette courbe se situe au dessous de la courbe 4A. On peut donc en conclure qu'un champ non contraignant négatif d'une longue durée a une influence sur le SILC lors d'un balayage négatif.
Nous allons maintenant étudier l'effet de l'amplitude et de la durée d'application du champ non contraignant ENC.
Nous avons commencé par étudier l'influence de l'amplitude de ENC sur la diminution du SILC pour une contrainte positive et pour une mesure faite à VG positive. La décroissance est définie par ∆ISILC = ISILC – ISILC0, où ISILC0 est le SILC après la contrainte et ISILC est le courant après application du champ non contraignant.
La figure 18 nous montre la variation de ∆ISILC en fonction du champ ENC pour deux durées d'application de ce champ. Les mesures ont été réalisées à VG = 3.8V, correspondant à un champ de 5.4MV/Cm. La diminution maximum du SILC est obtenue pour un champ ENC
de –6MV/cm.
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Ce maximum est obtenu lorsque l'effet de recuit est compensé par l'effet de contrainte.
La figure 19 montre l'influence du temps d'application du champ non contraignant sur les variations ∆ISILC / ISILC0.
ENC (MV/cm)
-8 -7 -6 -5 -4 -3
∆I SILC(10-13 A)
4.5 5.0 5.5 6.0
104s 5.4x104s ENC appliqué pendant
Eox = +10MV/cm Qinj = 0.16C/cm2
tension de mesure VG = +3.8V
t (s)
100 101 102 103 104 105
∆ISILC / ISILC0
0.4 0.6 0.8 1.0
tox = 7nm Eox = +10MV/cm Qinj = 0.16C/cm2 ENC = -5.5MV/cm
Figure 18 : Influence de l'amplitude d'un champ non
contraignant ENC de polarité opposée à la contrainte. Figure 19 : Décroissance du SILC en fonction du temps d'application d'un champ non contraignant ENC de polarité opposée à la contrainte.
Nous avons observé des résultats à peu près identiques en appliquant des champs non contraignants positifs sur des échantillons contraints négativement. Cependant dans ce cas, la contrainte crée une charge positive qui a un effet sur le courant grille comme on le voit figure 20a. Cette figure nous montre l'évolution du courant grille pour un échantillon qui a été contraint à un champ de –10MV/cm (Qinj = 0.16C/cm2) auquel on a appliqué un champ non contraignant ENC de +7.5MV/cm pour plusieurs valeurs du temps d'application.
La figure 20b nous montre la variation de ∆ISILC en fonction du champ ENC pour deux durées d'application de ce champ. Les mesures ont été réalisées à VG = -5V. La diminution maximum du SILC est obtenue pour un champ ENC de +7.5MV/cm. Pour des valeurs supérieures à ce champ, l'échantillon est à nouveau contraint et le courant de fuite augmente [Meinertzhagen1999].
45 ENC appliqué pendant
Eox = -10MV/cm Qinj = 0.16C/cm2
Tension de mesure VG = -5V
Figure 20a : Caractéristiques IG-VG obtenues avant (1) et après (2) contrainte, et après application d'un champ non contraignant positif ENC pendant trois périodes de temps différentes (3-4-5).
Figure 20b : Influence de l'amplitude d'un champ non contraignant ENC de polarité opposée à la contrainte.
Ceci montre qu'après une contrainte, tous les pièges neutres n'ont pas la même stabilité. Certains pièges peuvent être soit annihilés, soit rendus inactifs par un faible champ de polarité opposé à la contrainte. Le champ non contraignant agit différemment suivant les pièges sont situés près du polysilicium, balayage négatif, ou sont situés près du substrat, balayage positif. Ceci montre qu'il ne s'agit pas d'un effet de champ.