Modèles compacts pour MOS avancés
Master Physique appliquée et ingénierie physiqueParcours Systèmes électroniques et microélectroniques
Description
L’objectif de ce cours est tout d’abord d’expliquer tous les effets physiques présents dans les technologies MOSFETS micro-nano-métriques. Une partie importante de ce cours montrera/expliquera comment ces effets se révèlent de plus en plus néfastes dans le bon fonctionnement (DC, AC, HF) du transistor MOSFET et donc par voie de conséquence dans les circuits micro-nano-électroniques, et ce en lien direct avec la réduction des dimensions (« Loi de Moore »).
En préambule de ce cours, un petit rappel (indispensable) est fait sur les lois importantes des ½ conducteurs (diode, MOSFET).
Ce cours évoquera également les différentes déclinaisons de la « loi de Moore » :
« More than Moore », « More Moore », « After Moore », « Beyond Moore », ...
La technologie SOI (simple grille/multi-grille) sera abordée en fin de cours.
Le cours s’appuiera sur la loi de Moore, et les effets physiques associés, pour parler des différents (principaux) modèles compacts MOSFET (publics) existants et leurs limitations, et les solutions permettant d’extraire les paramètres associés.
L’étudiant.e aura à la fin de ce cours, une connaissance forte sur les effets physiques néfastes dans la technologie MOS, et un avis critique sur les modèles compacts (publics) de MOSFET.
Compétences requises
- Parfaite connaissance de la physique des ½ conducteurs, et du comportement du transistor MOSFET (équations de base, caractéristiques).
- Parfaite connaissances des mécanismes de base en micro-électronique (diffusion, conduction), et de la structure (dopages, dimensions, …).
Compétences visées
- Un étudiant ayant suivi ce cours devrait appréhender sans difficultés un stage industriel ou un emploi en tant qu’ingénieur R&D dans le domaine de la physique, des technologies de la microélectronique/nano-électronique.
- Le futur Ingénieur pourra se tourner vers le développement ou test de composants avancés, en micro-nano-électronique.
- Le futur ingénieur aura une expertise suffisante, pour utiliser le meilleur modèle compact, pour concevoir des circuits intégrés innovants.
Syllabus
· Rappels de physique des composants élémentaires (semi-conducteurs, jonctions, MOS)
· Roadmap/ Moore (et ses déclinaisons)
· Étude des principaux effets physiques dans les technologies CMOS avancées.
· Étude critique des principaux modèles compacts du TMOS dédiés à la conception.
· Extraction de paramètres.
· Aspects statistiques : Étude du "matching” - Statistique des paramètres
· Technologie SOI
· Les techniques de « lissage numérique » utilisées dans l’élaboration des modèles compacts, pour obtenir des modèles numériquement efficaces.
Informations complémentaires
[1] Y. P. Tsividis, “Operation and Modelling of the MOS Transistor,” Mc Graw-Hill, 1987.
[2] N. Arora, “MOSFET Models for VLSI Circuit Simulation: Theory and Practice,” Computationnal Microelectronics, Edited by S. Selberherr, Springer-Verlag Wien New York, 1993
[3] Daniel Foty, “MOSFET Modeling with SPICE: Principles and Practice,” Prentice Hall, 1997
[4] Site (très bien fait et très riche d’informations) sur la modélisation compacte: MOS-AK (MOS Modeling and parameter Extraction Working Group): http://www.mos-ak.org
[5] Les publications scientifiques Internationales accessibles via Unistra (IEEE Electron Devices, …)