Brevet FR3066025A1 — publié le 20181109

PROCEDE DE CARACTERISATION ELECTRIQUE DE TRANSISTOR MOS SUR SOI DOMAINE DE L'INVENTION s La prÃ©sente invention se situe dans le domaine de la caractÃ©risation Ã©lectrique des transistors formÃ©s par un empilement de type mÃ©tal/oxyde/semiconducteur ou MOS. Un objet de la prÃ©sente invention est un procÃ©dÃ© de mesure d'un jeu de paramÃ¨tres d'un transistor de type MOS sur substrat de type SOI (Silicon on Insulator). Selon un aspect de l'invention ledit jeu de paramÃ¨tres comprend la tension de bandes plates Ã 10 la face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ©. Selon un autre aspect de l'invention ledit jeu de paramÃ¨tres comprend l'Ã©paisseur Ã©quivalente d'oxyde EOT (Â« Equivalent Oxide Thickness Â» en anglais) ainsi que le travail de sortie du mÃ©tal de grille avant Weff. ETAT DE L'ART Les industries de la microÃ©lectronique engagÃ©es dans le dÃ©veloppement de filiÃ¨res 15 CMOS (Â« Complementary Metal Oxide Semiconductor Â» en anglais) ont besoin d'outils efficaces pour comparer des technologies variÃ©es ayant des architectures spÃ©cifiques. La figure la montre un empilement MOS formÃ© par un mÃ©tal M, un oxyde 0 et un semi-conducteur S. La figure lb montre un transistor obtenu Ã partir d'un empilement MOS sur substrat massif sur silicium. La figure lb montre notamment les Ã©lectrodes 20 de source S et drain D, la grille face avant GAV et la prise substrat face arriÃ¨re PSAR. Deux paramÃ¨tres souvent utilisÃ©s dans la caractÃ©risation des transistors MOS sont la tension de seuil Vth du transistor et l'Ã©paisseur Ã©quivalente de capacitÃ© Ã tension donnÃ©e CET. Toutefois, il reste difficile de comparer deux assemblages diffÃ©rents sur la base de ces deux paramÃ¨tres car la CET est couplÃ©e Ã Vth. Ce dernier dÃ©pend aussi 25 du substrat, voire de sa polarisation. Une comparaison de transistors MOS sur SOI mais aussi sur bulk fabriquÃ©s avec des procÃ©dÃ©s diffÃ©rents Ã partir de paramÃ¨tres tels que la CET et Vth est considÃ©rÃ©e peu fiable. Une approche alternative consiste Ã prendre en compte deux autres paramÃ¨tres, Ã savoir l'Ã©paisseur d'oxyde Ã©quivalent EOT et le travail de sortie effectif du mÃ©tal de 30 grille Weff. Ces deux paramÃ¨tres sont dÃ©finis comme Ã©tant respectivement l'Ã©paisseur de l'oxyde et le travail de sortie effectif du mÃ©tal de grille d'un empilement MOS idÃ©al ayant le mÃªme comportement Ã©lectrique que le dispositif que l'on caractÃ©rise. Cet 3066025 2 empilement MOS idÃ©al de rÃ©fÃ©rence est constituÃ© d'un mÃ©tal, d'un diÃ©lectrique en oxyde de silicium ayant une constante diÃ©lectrique connue de 3,9*8,85*1 0-12 F/m et d'un substrat semi-conducteur. L'oxyde de silicium de cet empilement MOS est considÃ©rÃ© comme parfait, sans charges et sans dipÃ´les Ã ses interfaces. Les deux paramÃ¨tres EOT et Weff dÃ©finissent donc un langage commun pour comparer deux technologies diffÃ©rentes. Par exemple, une comparaison Ã partir de EOT et Weff permet de mettre en Ã©vidence des phÃ©nomÃ¨nes de croissance de diÃ©lectrique ou de dÃ©calage Ã©lectrique des polarisations de rÃ©fÃ©rence, tels que la prÃ©sence de charges dans les diÃ©lectriques, de dipÃ´les aux interfaces ou de lo modifications du travail de sortie du mÃ©tal de grille. L'EOT et le Weff sont donc des paramÃ¨tres fondamentaux pour les technologues qui leur permettent de suivre de maniÃ¨re pertinente le procÃ©dÃ© de l'empilement MOS et d'ajuster les performances du transistor MOS. Ces deux paramÃ¨tres permettent de suivre directement l'Ã©paisseur du diÃ©lectrique et le travail de sortie Ã©quivalent de la 15 grille qui est posÃ©e dessus. Il s'agit donc de deux bras de levier essentiels pour un technologue pour ajuster les performances du transistor MOS. Ils sont couramment suivis dans les Ã©tudes de technologies des procÃ©dÃ©s (Â« process Technology Â»). L'EOT et le Weff peuvent Ãªtre extraits Ã partir d'une mesure expÃ©rimentale de la capacitÃ© du dispositif que l'on veut caractÃ©riser en fonction de la tension appliquÃ©e au 20 mÃ©tal de grille ou caractÃ©ristique C(V). Une telle mesure peut Ãªtre rÃ©alisÃ©e en utilisant le montage expÃ©rimental de la figure 2b. Pour une caractÃ©ristique C(V) expÃ©rimentale telle que celle montrÃ©e Ã la figure 2a, extraire l'EOT et Weff revient donc Ã trouver respectivement l'Ã©paisseur de diÃ©lectrique et le travail de sortie du mÃ©tal de l'empilement MOS idÃ©al qui a le mÃªme comportement 25 Ã©lectrique que le dispositif que l'on caractÃ©rise. Dans le cas d'un empilement MOS sur substrat massif, une caractÃ©ristique C(V) donnÃ©e est univoquement dÃ©terminÃ©e Ã partir d'un ensemble de trois paramÃ¨tres formÃ© par l'EOT, le dopage du substrat et la tension de bandes plates Vfb. Ce dernier paramÃ¨tre est la tension appliquÃ©e sur la grille respectivement au substrat et aux 30 source et drain pour laquelle la charge dans le semi-conducteur est nulle. Le paramÃ¨tre Weff est ensuite calculÃ© Ã partir de l'ensemble de trois paramÃ¨tres identifiÃ© grÃ¢ce Ã la mesure de C(V), essentiellement le dopage et la tension de bandes plates. 3066025 3 Traditionnellement les paramÃ¨tres EOT et Weff sont obtenus Ã partir d'une analyse directe de cette caractÃ©ristique C(V) et en faisant des calculs Ã partir de plusieurs points de cette courbe expÃ©rimentale, souvent les capacitÃ©s maximum et minimum. Ces mÃ©thodes sont listÃ©es dans Â« Accurate determination of flat band voltage in 5 advanced MOS structures Â» de C. Leroux et al. publiÃ© dans Microelectronics Reliability 47, 2007 pages 660-664. La figure 2a montre un exemple de caractÃ©ristique C(V) obtenue pour un empilement MOS dÃ©posÃ© sur un substrat massif tel que celui illustrÃ© aux figures la et I b. La courbe de la figure 2a est obtenue de faÃ§on connue avec le montage expÃ©rimental montrÃ© en figure 2b. Ce montage comprend un impÃ©dance-mÃ¨tre dont les terminaux sont branchÃ©s sur la capacitÃ© Ã dÃ©terminer. Les figures 3a et 3b illustrent les deux types de capacitÃ©s qui peuvent Ãªtre mesurÃ©es avec le montage de la figure 2b. Il s'agÃ®t de la capacitÃ© Cgc, entre grille face avant GAV et canal Ch, illustrÃ©e Ã la figure 3a et de la capacitÃ© Cgb entre la grille face avant GAV et la prise substrat face arriÃ¨re PSAR, illustrÃ©e Ã la figure 3b. Dans les deux cas une tension continue Vg et une tension alternative v(t) sont appliquÃ©es Ã la grille face avant GAV. La courbe expÃ©rimentale illustrÃ©e Ã la figure 2a est la capacitÃ© entre grille et substrat Cgb de figure 3b. Cette mesure est rÃ©alisÃ©e pour un empilement MOS sur substrat massif de type P. Les mÃ©thodes analytiques permettant d'extraire les paramÃ¨tres Weff et EOT sont dÃ©crites par exemple dans l'article Â« Accurate determination of flat band voltage in advanced MOS structures Â» de C. Leroux et al. publiÃ© dans Microelectronics Reliability 47 (2007) pages 660-664. La diminution des dimensions, en particulier l'Ã©paisseur des oxydes, et l'utilisation de nouveaux semi-conducteurs a nÃ©cessitÃ© de prendre en compte les effets quantiques et les structures de bande propres Ã ces semi-conducteurs. DÃ¨s lors, pour une caractÃ©ristique capacitÃ© tension C(V) expÃ©rimentale les paramÃ¨tres d'EOT et Weff ont Ã©tÃ© extraits en recherchant la simulation numÃ©rique d'un empilement MOS idÃ©al qui s'ajuste Ã l'expÃ©rience. NÃ©anmoins, cette mÃ©thode peut s'avÃ©rer fastidieuse car elle nÃ©cessite pour chaque technologie et chaque mesure une simulation numÃ©rique qui en soit reprÃ©sentative 3066025 4 puis des essais sur EOT et Weff pour obtenir un bon ajustement entre les deux caractÃ©ristiques expÃ©rimentales et simulÃ©es. Mais bien plus, les mÃ©thodes connues rencontrent plusieurs difficultÃ©s sÃ©rieuses dans le cas des empilements MOS sur substrat SOI tel que l'empilement illustrÃ© aux figures 5 4a et 4b. L'empilement MOS sur SOI illustrÃ© Ã la figure 4a est formÃ© par un mÃ©tal constituant la grille face avant GAV, un oxyde ou diÃ©lectrique de grille face avant DGAV, une couche de semi-conducteur formant le canal Ch, un deuxiÃ¨me oxyde ou diÃ©lectrique de grille face arriÃ¨re DGAR et un substrat semi-conducteur SUB. La tension appliquÃ©e Ã la grille 10 face avant est appelÃ©e polarisation de grille face avant PGAV ou tension de grille Vg et la tension appliquÃ©e Ã la grille face arriÃ¨re est appelÃ©e polarisation de grille face arriÃ¨re PGAR ou tension de grille face arriÃ¨re Vb. Le transistor MOS sur SOI de la figure 4b est obtenu Ã partir d'un empilement du type illustrÃ© Ã la figure 4a. 15 Les figures 4c et 4d montrent les montages expÃ©rimentaux pour mesurer Cgc et Cgb dans le cas d'un empilement MOS sur SOI. Tout d'abord la caractÃ©ristique C(V) relative Ã un empilement MOS sur SOI montre une variation avec la tension rÃ©duite par rapport Ã la mÃªme mesure relative Ã un empilement MOS sur substrat massif. En effet, si la caractÃ©ristique bulk donnait des 20 signaux dans les trois rÃ©gimes d'accumulation, de dÃ©plÃ©tion et d'inversion, la caractÃ©ristique SOI ne donne accÃ¨s qu'Ã la partie inversion de canal. Ceci est par exemple illustrÃ© Ã la figure 5a qui montre une caractÃ©ristique C(V) pour un empilement MOS, Ã comparer avec la figure 5b qui montre une caractÃ©ristique C(V) pour un empilement MOS sur SOI. Cette diffÃ©rence empÃªche dans le cas de l'empilement MOS 25 sur SOI de dÃ©terminer les trois paramÃ¨tres Vfb, Weff et EOT Ã partir de l'Ã©tude de points spÃ©cifiques de la caractÃ©ristique C(V), puisque la tension de bandes plates n'est plus accessible car se trouvant dans une gamme de polarisation pour laquelle le signal de capacitif n'est pas reprÃ©sentatif. Par ailleurs, la mÃ©thode de l'ajustement de la caractÃ©ristique Cgc(Vg) avec un modÃ¨le 30 thÃ©orique ne donne pas non plus des rÃ©sultats trÃ¨s satisfaisants. Par exemple, la figure 6 (issue du document Â« Reliable Gate Stack and Substrate Parameter Extraction 3066025 5 based on C-V measurements for 14 nm node FDS01 technology Â» de M. Mohamad et al.) montre qu'Ã partir d'une mÃªme caractÃ©ristique C(V) il est possible d'obtenir plusieurs jeux de paramÃ¨tres lors de l'ajustement entre la mesure et le modÃ¨le. Il est notamment possible d'obtenir plusieurs valeurs de travail de sortie Weff selon les s valeurs que l'on suppose pour des paramÃ¨tres spÃ©cifiques d'un empilement MOS sur SOI. Non seulement l'identification d'un jeu de paramÃ¨tres unique dÃ©crivant la structure MOS sur SOI n'est pas possible par la simulation, mais la mesure elle-mÃªme semble ne pas Ãªtre unique pour un mÃªme empilement de grille. On rapporte en figure 7a pour io un mÃªme empilement technologique (grille mÃ©tal GAV, diÃ©lectrique DGAV, film semi- conducteur Ch, oxyde enterrÃ© DGAR), les diffÃ©rentes caractÃ©ristiques que l'on obtient selon le substrat SUB qui se trouve en face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ©e, ou en figure 7b selon la polarisation de grille Vb de ce substrat SUB. On voit qu'il est possible de dÃ©caler de maniÃ¨re sensible de plusieurs centaines de millivolts les caractÃ©ristiques 15 C(V). L'extraction des paramÃ¨tres EOT et Weff Ã partir de la seule capacitÃ© Cgc(Vg) rencontrent donc de sÃ©rieux obstacles sur substrat SOI. Autrement dit, une mesure sur substrat SOI sur la base d'une seule caractÃ©ristique Cgc(Vg) et sans tenir compte de son contexte de mesure (Ã©paisseur de canal Ch, Ã©paisseur d'oxyde enterrÃ© DGAR, nature du substrat SUB Ã la face arriÃ¨re et sa 20 polarisation,...) conduit Ã une mesure de Weff qui peut Ãªtre erronÃ©e ou peu reproductible. Les mÃ©thodes connues pour l'extraction des paramÃ¨tres EOT et Weff Ã partir de la caractÃ©ristique C(V) mesurÃ©e ne sont pas prÃ©cises et fiables dans le cas d'un empilement MOS sur substrat SOI, ce qui rend ces mesures peu adaptÃ©es pour 25 devenir des outils d'analyse statistique des transistors lors de leur production. RESUME DE L'INVENTION L'invention vise Ã rÃ©soudre ces problÃ¨mes grÃ¢ce Ã un procÃ©dÃ© permettant l'extraction de faÃ§on fiable et reproductible des paramÃ¨tres Weff et EOT pour un empilement MOS sur substrat SOI. Le procÃ©dÃ© selon l'invention permet en outre de dÃ©terminer la tension 30 de bandes plates Ã la face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ©, ce qui n'est pas possible avec les mÃ©thodes connues de l'homme du mÃ©tier. 3066025 6 Un premier objet de l'invention est un procÃ©dÃ© de mesure d'un jeu de paramÃ¨tres d'un transistor de type MOS sur substrat de type SOI (Silicon On Insulator), ledit jeu de paramÃ¨tres incluant au moins la tension de bandes plates Vfb Ã la face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ©, ledit procÃ©dÃ© comprenant les Ã©tapes suivantes : s - appliquer Ã la face arriÃ¨re du substrat du transistor une tension principale continue Vbs et une tension alternative v(t), la tension principale continue Vbs pouvant balayer une plage de valeurs prÃ©dÃ©terminÃ©e ; - mesurer le courant Ã©lectrique Ig(t) issu de la grille face avant et dÃ©terminer Ã partir de cette mesure la capacitÃ© Cbg entre la face arriÃ¨re du substrat du 10 transistor et la grille face avant, de faÃ§on Ã obtenir la caractÃ©ristique Cbg(Vbs) ; - Ã partir de la caractÃ©ristique Cbg(Vbs) dÃ©terminer la caractÃ©ristique Cbg(Vgb), Vgb Ã©tant la tension entre la grille face avant et la grille face arriÃ¨re ; 15 - dÃ©terminer le jeu de paramÃ¨tres en rÃ©alisant un ajustement entre la caractÃ©ristique Cbg(Vgb) et un modÃ¨le thÃ©orique dÃ©crivant le comportement d'un transistor de type MOS sur substrat massif, ledit ajustement Ã©tant limitÃ© Ã la plage de valeurs de Vgb pour lesquels le canal du transistor est en rÃ©gime de dÃ©plÃ©tion. 20 On entend par un transistor de type MOS (MÃ©tal/Oxyde/Semi-conducteur) sur substrat SOI (Silicon on Insulator) un transistor MOS dans lequel la couche de semi-conducteur ou canal semi-conducteur Ch du MOS est formÃ©e sur une couche diÃ©lectrique telle qu'une couche d'oxyde. Cette couche diÃ©lectrique est appelÃ©e Ã©galement diÃ©lectrique de grille arriÃ¨re DGAR. 25 Le diÃ©lectrique de grille arriÃ¨re DGAR supportant le canal semi-conducteur Ch du MOS est situÃ©e au-dessus d'une couche de semi-conducteur appelÃ©e substrat SUB du transistor MOS sur SOI. Pour cette raison le diÃ©lectrique de grille arriÃ¨re DGAR est Ã©galement appelÃ© oxyde enterrÃ©. La structure d'un transistor de type MOS sur SOI est illustrÃ©e aux figures 4a, 4b, 30 8a et 8b. La figure 8b montre le montage expÃ©rimental pour la mise en oeuvre du procÃ©dÃ© selon l'invention. 3066025 7 La structure d'un transistor de type MOS sur substrat massif est illustrÃ©e aux figures la et lb. On entend par face arriÃ¨re du substrat du transistor la surface externe du substrat SUB semi-conducteur. Une Ã©lectrode est appliquÃ©e sur cette surface externe pour 5 l'application des tensions Vbs et v(t). La superposition de Vbs et v(t) est Ã©galement appelÃ©e stimulus. On entend par grille face avant GAV couche mÃ©tallique M de l'empilement MOS. On entend par grille face arriÃ¨re CAR l'Ã©lectrode appliquÃ©e sur la face arriÃ¨re du substrat SUB d'un empilement MOS sur SOI. 10 On entend par tension de bandes plates Vfb Ã la face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ©e DGAR la tension Vbs appliquÃ©e Ã la face arriÃ¨re CAR du substrat semi-conducteur SUB pour laquelle la charge dans le substrat semi-conducteur SUB est nulle. On entend par modÃ¨le thÃ©orique dÃ©crivant le comportement d'un transistor de type MOS sur substrat massif un modÃ¨le pour le calcul de la caractÃ©ristique Cgb(Vgb) 15 dans le cas d'un transistor MOS sur substrat massif. La mesure du courant Ig(t) issu de la grille face avant GAV permet de dÃ©terminer Ã l'aide d'un impÃ©dance-mÃ¨tre la capacitÃ© Cbg, Ã savoir la capacitÃ© entre la face arriÃ¨re du substrat CAR et la grille face avant GAV. Pour comprendre le principe de l'invention, nous allons d'abord expliquer en dÃ©tail 20 pourquoi des mesures d'une caractÃ©ristique C(V) rÃ©alisÃ©es avec un montage standard tel que celui des figures 4c et 4d ne permettent pas de dÃ©terminer de faÃ§on simple les paramÃ¨tres d'intÃ©rÃªt. Autrement dit, le procÃ©dÃ© selon l'invention permet de simplifier la dÃ©termination de paramÃ¨tres tels que la tension de bandes plates, l'EOT et le Weff dans le cas d'un empilement MOS sur SOI. 25 Les figures 4c et 4d montrent que deux capacitÃ©s diffÃ©rentes peuvent Ãªtre mesurÃ©es avec le montage de figure 2b : la capacitÃ© Cgb entre grille face avant GAV et semi-conducteur massif ou bulk, et la capacitÃ© Cgc entre grille face avant GAV et canal Ch. Dans les deux cas, on utilise l'impÃ©dance-mÃ¨tre de la figure 2b. Cet appareil permet 30 de superposer sur l'un de ses terminaux une tension petit signal vg(t) alternative Ã 3066025 8 une tension principale Vg continue. Cette tension est connectÃ©e Ã la grille face avant GAV des figures 4c et 4d. Dans le cas de la figure 4c, le deuxiÃ¨me terminal de l'impÃ©dance-mÃ¨tre est connectÃ© aux Ã©lectrodes source S et drain D du transistor MOS. Il est donc possible 5 de mesurer le courant Ich(t) collectÃ© par source S et/ou drain D et remonter Ã la caractÃ©ristique Cgc(Vg). Dans le cas de la figure 4d, le deuxiÃ¨me terminal de l'impÃ©dence-mÃ¨tre est connectÃ© Ã la face arriÃ¨re CAR du substrat semi-conducteur et il est possible de remonter Ã la caractÃ©ristique Cgb(Vg). 10 Les deux capacitÃ©s Cgc et Cgb Ã©tant en parallÃ¨le, il est possible de rÃ©aliser les deux montages de figure 4c et 4d en mÃªme temps pour mesurer la capacitÃ© totale Ct(Vg), Ct Ã©tant la somme de Cgc et Cgb. Nous considÃ©rons d'abord le cas d'un transistor du type MOS sur substrat massif comme celui montrÃ© Ã la figure 3a et Ã la figure 3b. On considÃ¨re ici un substrat de 15 type N, dans lequel les porteurs majoritaires sont les Ã©lectrons. Un empilement MOS comprend deux capacitÃ©s en sÃ©rie : la capacitÃ© diÃ©lectrique Cox et la capacitÃ© du semi-conducteur Csc. Si on connaÃ®t la relation entre la charge dans le semi-conducteur Qsc et la chute de potentiel interne Ã ses bornes Lpsc, on peut calculer Csc = dQsc/dyisc La capacitÃ© totale du systÃ¨me peut alors Ãªtre 20 calculÃ©e : 1/ Cg(Qsc) Qsc)= 1/Cox+ 1 ICsc(Qsc) (1) Quand on augmente la tension Vg pour un semi-conducteur de type P (respectivement N), le substrat SUB passe successivement d'une accumulation de trous (respectivement inversion de trous) Ã une dÃ©plÃ©tion puis une inversion 25 d'Ã©lectron (respectivement accumulation d'Ã©lectrons). Il y a donc un moment oÃ¹ la charge du substrat SUB est nulle. Du point de vue de la simulation, cela veut dire Qsc =0 ou, dit autrement, une situation de bandes d'Ã©nergie plates Ã l'interface semi-conducteur/diÃ©lectrique. Cette tension est la tension de bandes plates Vfb. La charge dans les Ã©lectrodes pour n'importe quelle autre tension peut donc se 30 calculer par intÃ©gration de la capacitÃ© du systÃ¨me Ã partir de cette tension dite de bandes plates: 3066025 9 Qsc(17g)= -Qg(Vg)= - fvvfebCg.dV (2) La capacitÃ© Cg de l'Ã©quation (2) est la capacitÃ© totale Ctot. Toutefois si on travaille en accumulation/dÃ©plÃ©tion la capacitÃ© Cgb est suffisante. En outre la chute de tension Vg correspond, aux travaux de sortie prÃ¨s, Ã la chute 5 de tension dans le diÃ©lectrique Vox plus celle dans le semi-conducteur Lpsc Ce qui conduit Ã l'Ã©quation 3: Vg= WF,m/q - WF,s/q+ + Vox (3) q Ã©tant la charge de l'Ã©lectron Cette expression s'explicite en tenant compte de la relation entre la charge aux Ã©lectrodes et la chute de tension dans le diÃ©lectrique Vox =- Qsc/Cox. WF,M et WF,S 10 sont des donnÃ©es des matÃ©riaux de chacune des Ã©lectrodes, leur travail de sortie. Ainsi pour un semi-conducteur dopÃ© Ã un niveau Nsc, on peut calculer WF,S pour la tempÃ©rature ambiante ( T=300Â°K) avec WF,S = 4,61 eV +L. k.T. In (Nsc /ni) avec ni dopage intrinsÃ¨que du silicium, couramment ni= 1010 /cm3 Ã 300Â°K et k constante de Boltzmann 1,38.10-23 J/Â°K, avec L valant +1 pour un substrat P et -1 pour un 15 substrat N, on arrive alors Ã : Vg(Qsc)= WF,m/q - WF,s/q + ipsc(Qsc) - Qsc/Cox (4) On a, par ailleurs, dÃ©fini Vfb comme la tension de grille pour laquelle la charge dans le semi-conducteur est nulle, il s'ensuit : Vg(Qsc)= Vfb + Lpsc(Qsc) - Lpsc(Vfb) - Qsc/Cox (5) 20 Weff Ã©tant le travail de sortie d'une grille idÃ©ale rendant compte de la mÃªme caractÃ©ristique, il s'ensuit: Weff/q = Vfb -Lpsc(Vfb)+ WF,s/q (6) Ce qui amÃ¨ne Ã rÃ©Ã©crire l'Ã©quation 5 en : Vg(Qsc)= Weff/q - WF,s/q + Lpsc(Qsc) - Qsc/Cox (7) 25 Les Ã©quations 1, 2 et 4 nous permettent donc de dÃ©finir de maniÃ¨re unique une caractÃ©ristique C(V) pour un empilement dont on a prÃ©cisÃ© les paramÃ¨tres caractÃ©ristiques : le type de mÃ©tal (WF,m), l'Ã©paisseur du diÃ©lectrique (son Ã©paisseur -fox ou l'EOT) et le type de semi-conducteur (son travail de sortie WF,S et sa relation entre charge et potentiel : ipsc (Qsc)). Si on utilise Vfb plutÃ´t que WF,S, Vfb, EOT et 3066025 10 Lpsc (Qsc) dÃ©finissent alors de maniÃ¨re unique la caractÃ©ristique C(V) Ã partir des Ã©quations 1,2 et 5. Toutefois, on notera que ces Ã©quations sont liÃ©es entre elles de maniÃ¨re complexe et qu'il n'est plus possible d'extraire EOT et Vfb de maniÃ¨re indÃ©pendante comme ce pouvait Ãªtre le cas avec les mÃ©thodes analytiques. 5 La figure 4a montre un empilement MOS sur SOI et la figure 4b montre un transistor de type MOS sur SOI. Dans le cas des dispositifs MOS sur SOI, la tension Vfb ne peut plus Ãªtre identifiÃ©e directement par la mesure. En effet, comme il est visible sur les figures 5a et 5b, les caractÃ©ristiques C(V) mesurÃ©es dans les deux cas apparaissent diffÃ©rentes. 10 Dans le cas d'un transistor MOS sur substrat massif, la figure 5a montre que pour des tensions de grille Vg diffÃ©rentes la capacitÃ© varie, ce qui reflÃ¨te une variation de charge dans le substrat semi-conducteur SUB. En particulier pour des tensions de grilles Vg nÃ©gatives le substrat SUB est en inversion de trous. A l'augmenter de la tension de grille Vg les Ã©lectrons dans le substrat SUB augmentent jusqu'Ã 15 l'obtention d'une accumulation d'Ã©lectrons. En allant de l'inversion de trous Ã l'accumulation d'Ã©lectrons, le substrat SUB passe forcÃ©ment par une condition de charge nulle. Autrement dit, la remontÃ©e de la capacitÃ© pour des tensions de grille Vg positives permet d'identifier la condition de bandes plates Vfb. La situation de la figure 5b est diffÃ©rente. En effet dans le cas d'un empilement 20 MOS sur SOI on n'observe pas de remontÃ©e de la capacitÃ© aux tensions Vg positives et la tension Vfb ne peut plus Ãªtre identifiÃ©e par la mesure puisque l'on accÃ¨de plus qu'Ã la partie inversion de la capacitÃ©. Autrement dit, on n'observe plus la remontÃ©e de Cgb due Ã la formation de porteurs majoritaires dans le substrat SUB. Cette diffÃ©rence s'explique par le fait que nous ne disposons pas de diffusion 25 permettant de Â« lire Â» la rÃ©ponse des porteurs majoritaires Ã l'interface du diÃ©lectrique, l'oxyde enterrÃ© DGAR se trouvant entre la prise du substrat SUB et la surface du canal Ch, comme il est illustrÃ© Ã la figure 4b. L'impossibilitÃ© d'accÃ©der Ã Vfb dans le cas d'un empilement MOS sur SOI rend les techniques usuelles de dÃ©termination des paramÃ¨tres Weff et EOT Ã partir de la 30 caractÃ©ristique C(V) particuliÃ¨rement complexes et parfois peu fiables. Par exemple, comme il est visible sur la figure 6, il est possible de trouver plusieurs travaux de sortie selon les valeurs que l'on suppose pour des paramÃ¨tres 3066025 11 spÃ©cifiques d'un empilement MOS sur SOI : l'Ã©paisseur du film semiconducteur Ch et de l'oxyde enterrÃ© DGAR. La prÃ©sente invention propose donc une nouvelle mÃ©thode pour la dÃ©termination fiable de paramÃ¨tres tels que Weff et EOT dans le cas d'un empilement MOS sur 5 SOI. A dÃ©faut d'accÃ©der Ã la rÃ©ponse des porteurs majoritaires dans le canal Ch pour identifier la condition de bandes plates, le principe de l'invention repose sur la mise en oeuvre de mesures qui permettent de connaitre la charge dans le substrat SUB en dessous de l'oxyde enterrÃ© DGAR de la structure SOI. Cela permet de bien 10 connaitre l'Ã©tat global de polarisation du dispositif sur substrat SOI au moins dans les conditions d'inversion de porteurs ou de dÃ©plÃ©tion du canal Ch. Si la mesure de la charge d'inversion du canal Ch est bien connue de l'homme de l'art et correspond Ã l'intÃ©grale de la capacitÃ© Cgc, la mesure de la charge du substrat SUB n'est pas courante en MOS sur SOI et il n'existe pas de moyen 15 immÃ©diat pour y accÃ©der. Rappelons que, sur la base de l'Ã©quation (2), la charge dans un semi-conducteur est calculÃ©e Ã partir de l'intÃ©grale de la capacitÃ©. Pour effectuer ce calcul il est nÃ©cessaire de connaÃ®tre la condition de bandes plates qui correspond Ã une charge nulle. A la diffÃ©rence de la mesure de Cgb sur substrat massif qui connait toute une 20 variation d'amplitude permettant d'identifier la condition de bandes plates et donc d'identifier la charge en fonction de la polarisation, la mesure de Cgb sur SOI rencontre au moins deux difficultÃ©s. Visiblement, cette capacitÃ© est d'abord nulle puis aprÃ¨s son apparition au seuil d'extinction de la capacitÃ© Cgc, elle est ensuite quasi constante dans sa plus grande partie. Ceci est illustrÃ© Ã la figure 7 qui montre 25 les contributions de Cgb et Cgc Ã la capacitÃ© totale mesurÃ©e pour un MOS sur SOI. LÃ oÃ¹ Cgb est nulle, la charge dans le substrat SUB n'est pas nÃ©cessairement nulle, mais la capacitÃ© Cgb devient nulle car c'est la rÃ©ponse des porteurs du canal Ch, visible sur la capacitÃ© Cgc, qui masque l'influence Ã©lectrostatique dans le substrat des fluctuations appliquÃ©es depuis la grille face avant GAV. On peut donc 30 rÃ©sumer en disant que quand Cgc devient nulle cela correspond bien Ã une annulation de la charge de porteurs libres et que Cgc(Vgs) permet donc d'identifier la charge de canal en fonction de la polarisation Vgs. Par contre la mesure de Cgb 3066025 12 manque de rÃ©fÃ©rence car l'annulation de Cgb ne signifie pas que la charge de substrat SUB s'annule, mais qu'elle ne varie plus. On manque donc sur cette caractÃ©ristique d'une tension de rÃ©fÃ©rence pour laquelle la charge de substrat SUB serait nulle et Ã partir de laquelle on peut calculer une intÃ©grale du type de 5 l'Ã©quation (2) pour le calcul de la charge de substrat. Le principe de l'invention consiste Ã identifier une mesure adaptÃ©e de la charge dans le substrat SUB. Alors que la mesure courante de capacitÃ© se fait en appliquant un stimulus sur la grille face avant GAV et Ã lire le courant induit sur source S et drain D ou sur la face arriÃ¨re CAR, comme il est montrÃ© aux figures 3a, 10 3b, 4c et 4d, le procÃ©dÃ© selon l'invention repose sur l'application du stimulus sur la face arriÃ¨re CAR. On pourra donc lire le courant sur source S et drain D ou sur la grille face avant GAV. Les figures 8a et 8b montrent les montages expÃ©rimentaux relatifs Ã ces deux mesures, respectivement Cbc et Cbg. On obtient alors deux autres mesures diffÃ©rentes qui caractÃ©risent l'empilement 15 MOS constituÃ© par la face arriÃ¨re CAR comme grille, le mÃªme canal Ch reliÃ© aux sources S et drain D et la polarisation Ã une tension de rÃ©fÃ©rence Vg de la grille face avant GAV. La premiÃ¨re Ã©tape du procÃ©dÃ© selon l'invention permet donc d'obtenir ces deux mesures. Plus prÃ©cisÃ©ment le stimulus appliquÃ© sur la face arriÃ¨re du transistor est 20 constituÃ© par la superposition d'une tension principale continue Vbs et une tension alternative v(t). La tension principale continue Vbs peut balayer une plage de valeurs prÃ©dÃ©terminÃ©e. Cette mesure conduit Ã deux nouvelles capacitÃ©s que l'on nomme Cbc (respectivement Cbg) pour le couplage entre la face arriÃ¨re CAR et le canal Ch 25 (respectivement le couplage entre la face arriÃ¨re CAR et la grille face avant GAV). On notera cette fois que la capacitÃ© Cbg qui correspond Ã la mesure et qui retient notre attention connait sur la plage de tension Vbs une variation significative, comme il est illustrÃ© Ã la figure 9. Cette variation significative va permettre cette fois d'accÃ©der plus facilement Ã la tension de bandes plates Vfb Ã la face arriÃ¨re de 30 l'oxyde enterrÃ© DGAR. 3066025 13 La deuxiÃ¨me Ã©tape du procÃ©dÃ© consiste Ã dÃ©terminer Cbg Ã partir du courant Ig(t) mesurÃ© sur l'Ã©lectrode de grille face avant. Cette Ã©tape du procÃ©dÃ© permet donc d'obtenir la caractÃ©ristique Cbg(Vbs). La figure 9 montre que, pour une tension aux environs de -6 Ã -4 Volts, Cbg s'Ã©teint 5 alors que Cgc devient significatif. Comme expliquÃ© prÃ©cÃ©demment, cela ne signifie pas que la charge dans la grille GAV s'annule mais qu'elle ne change plus avec la polarisation Vbs, car le canal Ch quittant le rÃ©gime de dÃ©plÃ©tion pour passer en inversion de trous masque alors le couplage entre la face arriÃ¨re CAR et la grille face avant GAV. Nous en concluons donc que la mesure Cbg reflÃ©tera bien le 10 couplage entre grille face avant GAV et le substrat SUB seulement si le canal Ch est dÃ©plÃ©tÃ©. Cette remarque est un Ã©lÃ©ment fondamental dans l'invention. Outre les mesures proposÃ©es, l'analyse doit prendre en compte cette particularitÃ©. Du point de vue de la physique, ceci se produit quand le niveau de Fermi du canal Ch se situe Ã l'intÃ©rieur des bandes du semi-conducteur. 15 Avantageusement, la variation de Vbs lors de la premiÃ¨re Ã©tape du procÃ©dÃ© permet de mesurer Cbg dans diffÃ©rentes conditions de charge, y compris la condition de dÃ©plÃ©tion du canal Ch. La condition de dÃ©plÃ©tion du canal Ch est nÃ©cessaire pour Ã©viter que les charges dans le canal masquent la rÃ©ponse due Ã la capacitÃ© Cbg. La troisiÃ¨me Ã©tape du procÃ©dÃ© consiste Ã transformer la caractÃ©ristique Cbg(Vbs) 20 en la caractÃ©ristique Cbg(Vgb). Vgb est la chute de potentiel entre la grille face avant GAV et la face arriÃ¨re CAR du substrat semi-conducteur SUB. Autrement dit, Vgb peut Ãªtre calculÃ©e comme Vgb = Vgc + Vcb avec Vcb = -Vbs. Cette Ã©tape permet d'obtenir une caractÃ©ristique Cbg(Vgb) qui reflÃ¨te directement le couplage entre la grille face avant GAV et la grille face arriÃ¨re CAR. De plus, 25 comme il est visible sur la figure 11, la caractÃ©ristique Cbg(Vgb) reconstitue une courbe C(V) typique d'un empilement MOS sur substrat massif. La zone oÃ¹ la caractÃ©ristique Cbg(Vgb) reproduit la caractÃ©ristique C(V) d'un MOS sur substrat massif correspond Ã la condition de dÃ©plÃ©tion du canal semiconducteur Ch. Cette plage significative est donc dÃ©limitÃ©e d'un cÃ´tÃ© par l'amorce 30 de l'inversion des trous qui cause une chute abrupte de Cbg aux tensions Vgb positives et d'un autre cÃ´tÃ© par l'amorce Ã une tension Vgb plus nÃ©gative de la formation d'une accumulation d'Ã©lectrons dans le canal Ch. 3066025 14 La valeur de cette plage de tension est donnÃ©e en premiÃ¨re approximation par Eg(Tbox + Tch,equiv + Tox)/(Tch,equiv Tox), OÃ¹ Eg est l'Ã©nergie de gap du semi- conducteur et Tbox, Tch,equiv, -fox sont respectivement les Ã©paisseurs de l'oxyde enterrÃ© DGAR, du canal Ch en Ã©paisseur Ã©quivalente d'oxyde de silicium et de 5 l'oxyde de grille ou diÃ©lectrique de grille avant DGAV. On a Tch,equiv = Tch . (ES102/Cch). Avantageusement, cette Ã©tape du procÃ©dÃ© permet d'extraire une caractÃ©ristique Cbg(Vgb) qui est celle d'un empilement MOS sur substrat massif oÃ¹ : la grille face avant GAV est toujours la grille GAV de la capacitÃ© Ã©tudiÃ©e ; l'oxyde correspond Ã l'empilement de trois couches diÃ©lectriques qui sont 10 respectivement l'oxyde de grille face avant DGAV, le canal Ch dÃ©plÃ©tÃ© et qui se comporte comme un diÃ©lectrique et l'oxyde enterrÃ© DGAR; le semi-conducteur est le substrat SUB Ã la face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ©. La figure 12 illustre l'Ã©tape d'ajustement entre la caractÃ©ristique Cgb(Vgb) et un modÃ¨le thÃ©orique pour la caractÃ©ristique C(V) d'un empilement MOS sur substrat 15 massif. Cette Ã©tape permet d'extraire les paramÃ¨tres de l'empilement MOS Ã©quivalent. Cet ajustement doit nÃ©cessairement se faire en retenant pour la caractÃ©ristique C(V) la plage de valeurs de tension Vbs appliquÃ©e pour laquelle le canal Ch est en rÃ©gime de dÃ©plÃ©tion, de sorte Ã ne pas masquer la rÃ©ponse des porteurs dans le substrat 20 SUB. Par exemple le modÃ¨le thÃ©orique utilisÃ© pour l'empilement MOS est une simulation qui prend en compte les propriÃ©tÃ©s quantiques de l'empilement. Par exemple les paramÃ¨tres extraits peuvent Ãªtre la tension de bandes plates Vfb Ã la face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ© DGAR, le travail de sortie de l'Ã©lectrode de grille 25 face avant Weff et l'Ã©paisseur d'oxyde Ã©quivalent EOT. Dans l'exemple de figure 12 les paramÃ¨tres obtenus sont Vfb = 0.165 V, Weff = 4.47 eV et EOT = Tbox Tch,equiv + -fox = 24.8 nm. Le procÃ©dÃ© de mesure selon l'invention permet donc une extraction de Weff et de EOT = Tbox Tch,equiv -fox grÃ¢ce au fait que les mesures sur MOS sur SOI sont 30 ramenÃ©es au comportement d'un MOS sur substrat massif. 3066025 15 Le procÃ©dÃ© selon l'invention peut Ã©galement comporter une ou plusieurs des caractÃ©ristiques suivantes selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le jeu de paramÃ¨tres PAR comprend, en plus de la tension de bandes s plates Vfb Ã la face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ©, au moins l'un des paramÃ¨tres suivants : - l'Ã©paisseur Ã©quivalente d'oxyde EOT ; - le travail de sortie effectif du mÃ©tal de grille Weff ; - l'Ã©paisseur Ã©quivalent d'oxyde (EOT) correspond Ã l'Ã©paisseur cumulÃ©e 10 des couches d'oxyde, de canal et d'oxyde enterrÃ©. - la caractÃ©ristique Cbg(Vbg) est reconstruite Ã partir de plusieurs mesures de Cbg, chaque mesure Ã©tant obtenue pour une tension de grille face avant Vg diffÃ©rente. - le procÃ©dÃ© selon l'invention comprend en outre les Ã©tapes suivantes : 15 - Ã partir d'une mesure de type C(Vgs) dÃ©terminer les caractÃ©ristiques Cgc(Vgs) et Cgb(Vgs), Vgs Ã©tant la tension appliquÃ©e entre la grille face avant GAV et les Ã©lectrodes source S et drain D du transistor MOS sur substrat SOI ; - Ã partir de la valeur de la tension de bandes plates Vfb dÃ©terminÃ©e Ã 20 l'Ã©tape d'ajustement et des caractÃ©ristiques Cgb(Vgs) et Cgc(Vgs), calculer la densitÃ© surfacique de porteurs N(Qtot) en fonction de la tension Vgs ; - Ã partir de la densitÃ© surfacique de porteurs N(Qtot), dÃ©terminer l'Ã©nergie E, dÃ©finie par la relation E= qVgs + X + (Ec-Ef), en fonction du 25 nombre de porteurs Ntot, q Ã©tant la charge de l'Ã©lectron, X l'affinitÃ© Ã©lectronique du semiconducteur du canal, Ef le niveau de Fermi du semiconducteur de canal, Ec l'Ã©nergie de la bande de conduction du semiconducteur du canal Ã son interface avec l'oxyde de grille face avant DGAV ; 3066025 16 - obtenir Ã l'aide d'un ajustement linÃ©aire de E en fonction du nombre de porteurs le travail de sortie effectif Weff de la grille avant et l'Ã©paisseur E0Tfox effectif de l'oxyde de grille face avant DGAV ; - le travail effectif de sortie Weff est l'ordonnÃ©e Ã l'origine de la fonction E(Ntot) 5 et l'Ã©paisseur effective de l'oxyde de grille avant E0Tfox est obtenue Ã partir de la pente de la fonction E(Ntot) ; - le procÃ©dÃ© selon l'invention comprend en outre une Ã©tape de dÃ©termination de l'Ã©paisseur de l'oxyde enterrÃ© ; - Le procÃ©dÃ© selon l'invention comprend en outre les Ã©tapes suivantes : 10 - Ã partir de la valeur de la tension de bandes plates Vfb dÃ©terminÃ©e Ã l'Ã©tape d'ajustement et des caractÃ©ristiques Cbc(Vbs) et Cbg(Vbs), calculer la densitÃ© surfacique de porteurs N(Qtot) en fonction de la tension Vbs ; - Ã partir de la densitÃ© surfacique de porteurs N(Qtot) dÃ©terminÃ©e Ã l'Ã©tape prÃ©cÃ©dente, dÃ©terminer l'Ã©nergie Eb, dÃ©finie par la relation Eb= qVbs + X1 + 15 (Ec1-Ef1)(Qtot) - (Ec2-Ef2) (-Qtot), en fonction du nombre de porteurs Ntot, q Ã©tant la charge de l'Ã©lectron, X1 l'affinitÃ© Ã©lectronique du canal semi-conducteur Ch, Ef1 le niveau de Fermi du semiconducteur du canal connectÃ© par source et drain, Ec1 l'Ã©nergie de la bande de conduction du semi-conducteur du canal Ch Ã l'interface canal Ch/oxyde enterrÃ© DGAR, Ef2 le niveau de Fermi du 20 semiconducteur du substrat SUB connectÃ© par la prise CAR, Ec2 l'Ã©nergie de la bande de conduction du semi-conducteur du substrat SUB Ã l'interface arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ©; - obtenir Ã l'aide d'un ajustement linÃ©aire de Eb en fonction du nombre de porteurs l'affinitÃ© Ã©lectrique du substrat semi-conducteur X2 et l'Ã©paisseur 25 E0Tbox effectif de l'oxyde enterrÃ© DGAR. - Le procÃ©dÃ© comprend en outre une Ã©tape de calcul de l'Ã©paisseur efficace du canal semi-conducteur EOTSi, l'Ã©paisseur efficace du canal semi-conducteur Ã©tant calculÃ© comme EOTSi = EOT - EOTOX -EOTBox. 30 3066025 17 LISTE DES FIGURES D'autres caractÃ©ristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnÃ©e ci-dessous, Ã titre indicatif et nullement limitatif, en rÃ©fÃ©rence aux figures annexÃ©es, parmi lesquelles : s - La figure la montre un schÃ©ma d'un empilement MOS, mÃ©tal/oxyde/semi- conducteur; - La figure lb montre un exemple de transistor MOS obtenu Ã partir de l'empilement de la figure la et ayant un substrat de type N ; - La figure 2a montre la capacitÃ© mesurÃ©e entre grille face avant GAV et la 10 face arriÃ¨re CAR du substrat semi-conducteur pour un transistor du type montrÃ© en figure lb, le substrat Ã©tant de type P ; - La figure 2b montre un montage pour la mesure de la capacitÃ© de figure 2a Ã l'aide d'un impÃ©dence-mÃ¨tre ; - La figure 3a montre en dÃ©tail le montage pour la mesure de la capacitÃ© Cgc 15 entre grille face avant GAV et canal Ch Ã l'aide de l'impÃ©dance-mÃ¨tre de figure 2b, dans le cas d'un transistor MOS sur substrat massif ; - La figure 3b montre en dÃ©tail le montage pour la mesure de la capacitÃ© Cgb entre grille face avant GAV et prise substrat face arriÃ¨re PSAR Ã l'aide de l'impÃ©dance-mÃ¨tre de figure 2b, dans le cas d'un transistor MOS sur substrat 20 massif ; - La figure 4a montre un schÃ©ma d'un empilement MOS, mÃ©tal/oxyde/semiconducteur, sur SOI, silicon on insulator ; - La figure 4b montre un transistor MOS sur SOI ; - La figure 4c montre le montage expÃ©rimental pour la mesure de la capacitÃ© 25 Cgc dans le cas d'un MOS sur SOI; - La figure 4d montre le montage expÃ©rimental pour la mesure de la capacitÃ© Cgb dans le cas d'un MOS sur SOI; - La figure 5a montre la caractÃ©ristique C(Vg) pour un transistor MOS sur substrat massif, le transistor ayant un substrat de type N et des diffusions 30 source et drain de type P, Vg Ã©tant la tension de grille face avant ; - La figure 5b montre une caractÃ©ristique C(Vg) pour un transistor MOS sur SOI ayant des diffusions source et Drain de type P, Vg Ã©tant la tension de grille face avant GAV; 3066025 18 - La figure 6 montre diffÃ©rents ajustements d'une caractÃ©ristique Cgc pour un transistor MOS sur SOI; - La figure 7 montre les capacitÃ©s Cgc et Cgb obtenues pour un MOS sur substrat SOI ; ces mesures sont obtenues avec les montages des figures 4c 5 et 4d; - Les figures 7a et 7b montrent diffÃ©rentes caractÃ©ristiques Cgc(Vg) obtenues pour un mÃªme empilement metal/oxyde/semi-conducteur sur SOI et diffÃ©rentes polarisation Vb de grille face arriÃ¨re CAR ou diffÃ©rents types de dopage de substrat face arriÃ¨re ; 10 - La figure 8a montre le montage selon l'invention pour la mesure de la capacitÃ© Cbc entre face arriÃ¨re CAR du substrat SUB et canal Ch ; - La figure 8b montre le montage selon l'invention pour la mesure de la capacitÃ© Cbg entre face arriÃ¨re CAR du substrat SUB et grille face avant GAV; 15 - La figure 9 montre les capacitÃ©s Cbc(Vbs) et Cbg(Vbs) obtenues en utilisant les montages des figures 8a et 8b, Vbs Ã©tant la tension appliquÃ©e Ã la face arriÃ¨re CAR du substrat SUB du transistor MOS sur SOI ; - La figure 10 montre les capacitÃ©s Cbc et Cbg mesurÃ©es avec le montage des figures 8a et 8b, les mesures de figure 10 Ã©tant obtenues pour des 20 valeurs diffÃ©rentes de la tension Vg de grille avant GAV ; - La figure 11 montre les capacitÃ©s Cbg de la figure 10 tracÃ©es cette fois en fonction de Vgb = Vgc - Vbs, ou Cbg(Vgb) ; - La figure 12 montre l'ajustement entre la capacitÃ© Cbg(Vgb) et un modÃ¨le thÃ©orique pour un transistor MOS sur substrat massif ; 25 - La figure 13 montre un schÃ©ma des Ã©tapes du procÃ©dÃ© selon l'invention ; - La figure 14 montre comment, grÃ¢ce Ã l'ajustement de la figure 12, on peut identifier la tension de bandes plates Vfb Ã la face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ© DGAR pour les mesures de la figure 7; - La figure 15 montre les diffÃ©rentes densitÃ©s surfaciques de charge obtenue 30 Ã partir des mesures des figures 14 et 12 ; - La figure 16 montre les courbes de densitÃ© surfacique totale de la figure 15 pour diffÃ©rentes valeurs de polarisation Vb de grille face arriÃ¨re CAR; 3066025 19 - La figure 17 montre des simulations de la densitÃ© surfacique de charge totale en fonction de la diffÃ©rence Ec-Ef pour diffÃ©rents transistors MOS sur substrat massif et MOS sur SOI; - La figure 18 montre la relation universelle N(Qtot) = f(Ec-Ef) pour un substrat 5 Silicium en rÃ©gime d'accumulation ou d'inversion de porteurs libres ; - La figure 19 montre l'Ã©nergie E = qVgs + X + (Ec-Ef), obtenue grÃ¢ce aux courbes des figures 18 et 16, en fonction de la densitÃ© totale de porteurs Ntot ; - La figure 20 reprÃ©sente les valeurs des courbes de la figure 18 sous forme 10 de tableau. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 13 montre un schÃ©ma des Ã©tapes du procÃ©dÃ© MES de mesure d'un jeu de paramÃ¨tres PAR d'un transistor de type MOS sur SOI. Le jeu de paramÃ¨tres dÃ©terminÃ© comprend au moins la tension de bande plates Vfb Ã 15 la face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ© DGAR. Selon un mode de rÃ©alisation, le jeu de paramÃ¨tres ainsi dÃ©terminÃ© comprend Ã©galement des paramÃ¨tres tels que l'Ã©paisseur d'oxyde Ã©quivalent EOT et le travail de sortie effectif Weff du mÃ©tal de la grille face avant GAV. La premiÃ¨re Ã©tape APP comprend l'application d'un stimulus Ã la face arriÃ¨re CAR du 20 substrat SUB du transistor MOS sur SOI. Ce stimulus est formÃ© par une tension principale continue Vbs et une tension alternative v(t). La tension principale Vbs peut balayer une plage de tensions DV. La deuxiÃ¨me Ã©tape MIG du procÃ©dÃ© comprend la mesure du courant Ig(t) issu de la grille face GAV avant du transistor MOS sur SOI. La deuxiÃ¨me Ã©tape MIG comprend 25 Ã©galement la mesure, Ã partir de la mesure du courant Ig, de la capacitÃ© Cbg entre la face arriÃ¨re CAR du substrat SUB du transistor et la grille face avant GAV, de faÃ§on Ã obtenir la caractÃ©ristique Cbg(Vbs). La premiÃ¨re Ã©tape APP et la deuxiÃ¨me Ã©tape MIG du procÃ©dÃ© MES selon l'invention peuvent Ãªtre rÃ©alisÃ©es grÃ¢ce au montage illustrÃ© Ã la figure 8b. Sur la figure 8b on peut 30 voir que la tension Vbs et la tension v(t) sont appliquÃ©es Ã la face arriÃ¨re CAR du substrat semi-conducteur SUB. 3066025 20 Avantageusement, la superposition d'une tension continue Vbs et d'une tension alternative v(t) permet de mesurer la capacitÃ© entre la grille face avant GAV et la face arriÃ¨re CAR du substrat SUB du semi-conducteur. La mesure de la capacitÃ© peut Ãªtre rÃ©alisÃ©e en analysant le courant Ig(t) Ã l'aide d'un impÃ©dance-mÃ¨tre comme il est 5 montrÃ© Ã la figure 2b. La figure 9 montre un exemple de caractÃ©ristique Cbg(Vbs) mesurÃ©e grÃ¢ce aux Ã©tapes APP et MIG du procÃ©dÃ© MES selon l'invention. La figure 9 montre Ã©galement la caractÃ©ristique Cbc(Vbs) GrÃ¢ce au montage illustrÃ© Ã la figure 8a, il est possible de mesurer la capacitÃ© Cbc 10 entre face arriÃ¨re CAR du substrat SUB et canal Ch du transistor MOS sur SOI. La capacitÃ© Cbc est obtenue en mettant en oeuvre le procÃ©dÃ© MES selon l'invention. Les deux caractÃ©ristiques Cbg et Cbc Ã©tant connectÃ©es en parallÃ¨le, il est possible de mesurer la capacitÃ© totale du dispositif Ct = Cbc + Cbg en mÃªme temps, avec les montages des figures 8a, 8b et 2b. 15 La figure 9 montre un exemple de caractÃ©ristique Cbg(Vbs) obtenue grÃ¢ce aux Ã©tapes APP et MIG selon l'invention. LA figure 9 montre Ã©galement une caractÃ©ristique Cbc(Vbs) obtenue grÃ¢ce aux mÃªmes Ã©tapes du procÃ©dÃ© MES selon l'invention. Selon un mode de rÃ©alisation, les Ã©tapes APP et MIG peuvent Ãªtre rÃ©pÃ©tÃ©es pour 20 diffÃ©rentes valeurs de tension Vg appliquÃ©es Ã la grille face avant GAV. Par exemple, les trois couples de caractÃ©ristiques montrÃ©es Ã la figure 10 reprÃ©sentent les caractÃ©ristiques Cbg et Cbc pour trois valeurs diffÃ©rentes de Vg, la tension appliquÃ©e Ã l'Ã©lectrode de grille. Les valeurs de Vg sont respectivement -1 V, 0 V et 1V. La tension Vg n'est pas reprÃ©sentÃ©e sur les figures 8a et 8b. 25 Avantageusement, la mesure des caractÃ©ristiques Cbg et Cbc pour diffÃ©rentes valeurs de Vg permet d'Ã©largir la plage de valeurs de Vbs sur laquelle on observe une variation des valeurs des capacitÃ©s et permet d'obtenir une extraction plus prÃ©cise de la tension de bandes plates Vfb Ã la face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ© DGAR. Le procÃ©dÃ© de mesure MES selon l'invention comprend en outre une Ã©tape de 30 dÃ©termination CARAC de la caractÃ©ristique Cbg(Vgb), Vgb Ã©tant la chute de potentiel entre grille face avant GAV et face arriÃ¨re CAR du substrat SUB. 3066025 21 Avantageusement, la caractÃ©ristique Cbg(Vgb) permet de rendre compte du couplage entre grille face avant GAV et grille face arriÃ¨re CAR. Cette Ã©tape correspond Ã un changement de variable, car Vgb peut Ãªtre exprimÃ©e comme Vgb = Vgc + Vcb, avec Vcb = - Vbs, comme il est visible sur la figure 8b. s Le rÃ©sultat de cette Ã©tape CARAC d'obtention de la caractÃ©ristique Cbg(Vgb) Ã partir de la caractÃ©ristique Cbg(Vbs) est reprÃ©sentÃ© Ã la figure 11. Les trois courbes de figure 11 sont obtenues pour les trois valeurs de tension de grille face avant Vg de la figure 10. Avantageusement, chacune des courbes Cbg(Vgb) de la figure 11 est assimilable Ã 10 une partie de la caractÃ©ristique Cbg(Vgb) obtenue pour un transistor MOS sur substrat massif. Avantageusement, la superposition de plusieurs caractÃ©ristiques Cbg telle que celle montrÃ©e Ã la figure 11 permet d'obtenir une mesure de capacitÃ© assimilable Ã celle d'un transistor MOS sur substrat massif sur une plage Ã©tendue de valeurs de Vgb. 15 Le procÃ©dÃ© de mesure MES selon l'invention comprend une quatriÃ¨me Ã©tape AJU de dÃ©termination du jeu de paramÃ¨tres PAR du transistor MOS sur SOI. Cette Ã©tape est rÃ©alisÃ©e Ã l'aide d'un ajustement entre la caractÃ©ristique Cbg(Vgb) et un modÃ¨le thÃ©orique dÃ©crivant le comportement d'un transistor de type MOS sur substrat massif. Un tel ajustement est montrÃ© par exemple Ã la figure 12. Cet ajustement est limitÃ© Ã la 20 plage de valeurs de Vgb pour lesquels le canal Ch du transistor est en rÃ©gime de dÃ©plÃ©tion. En effet quand le canal Ch est en rÃ©gime de dÃ©plÃ©tion, la couche de semi-conducteur se comporte comme un diÃ©lectrique. Le comportement du transistor MOS sur SOI est assimilable au comportement d'un transistor MOS sur substrat massif dans lequel 25 l'oxyde 0 est formÃ© par l'empilement de l'oxyde de grille face avant DGAV, le canal semi-conducteur en rÃ©gime de dÃ©plÃ©tion Ch et l'oxyde enterrÃ© DGAR. Le modÃ¨le thÃ©orique utilisÃ© pour l'ajustement peut donc Ãªtre un modÃ¨le de transistor MOS sur substrat massif connu de l'homme du mÃ©tier. Par exemple une simulation prenant en compte des effets quantiques peut Ãªtre utilisÃ©e. 3066025 22 Par exemple, dans le cas de l'ajustement de la figure 12 les paramÃ¨tres suivants sont obtenus Vfb = 0.165V, EOT = 24.8 nm Weff = 4.47 eV. L'EOT extrait avec le procÃ©dÃ© MES selon l'invention est donc une estimation de l'Ã©paisseur de l'empilement formÃ© par la couche d'oxyde face avant DGAV d'Ã©paisseur -fox, la couche semi-conductrice Ch en rÃ©gime de dÃ©plÃ©tion d'Ã©paisseur Tch,equiv et l'oxyde enterrÃ© DGAR, d'Ã©paisseur Tbox. Avantageusement, le procÃ©dÃ© MES selon l'invention permet d'interprÃ©ter le comportement complexe du transistor MOS sur substrat SOI en utilisant la connaissance du comportement d'un transistor MOS sur substrat massif. 10 La connaissance de la tension de bande plates Vfb Ã la face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ© DGAR permet d'identifier la condition de tension appliquÃ©e pour laquelle la charge dans le substrat SUB semi-conducteur est nulle. Il est donc possible de calculer, Ã partir de cette condition de charge nulle la charge pour d'autres polarisations de substrats pourvu que l'on reste en dÃ©plÃ©tion. 15 A cette fin, le procÃ©dÃ© MES selon l'invention comprend en outre une Ã©tape MES_Vgs de mesure des capacitÃ©s Cgc et Cgb en fonction de la tension Vgs. Cette Ã©tape du procÃ©dÃ© MES est rÃ©alisÃ©e Ã l'aide des montages des figures 4c et 4d. La tension Vgs est la tension appliquÃ©e entre la grille face avant GAV et les Ã©lectrodes sources S et drain D du semi-conducteur MOS sur substrat SOI. La capacitÃ© Cgc est 20 la capacitÃ© entre la grille face avant GAV et le canal semi-conducteur Ch. La capacitÃ© Cgb est la capacitÃ© entre la grille face avant GAV et la face arriÃ¨re CAR du substrat semi-conducteur SUB. En d'autres termes, les capacitÃ©s Cgc et Cgb mesurÃ©es Ã l'Ã©tape MES_Vgs sont les capacitÃ©s mesurÃ©es de faÃ§on connue par l'homme du mÃ©tier. Ces mesures sont 25 reprÃ©sentÃ©es Ã la figure 7. Sur cette figure on peut voir que la capacitÃ© Cgb ne remonte pas aux tensions positives, Ã cause du fait que la prÃ©sence de l'oxyde enterrÃ© DGAR empÃªche l'arrivÃ©e des porteurs majoritaires. Il est donc impossible d'accÃ©der Ã la tension de bandes plates Vfb Ã partir de ces mesures. Cependant, grÃ¢ce Ã la tension de bandes plates Vfb Ã la face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ© 30 DGAR, dÃ©terminÃ©e Ã l'Ã©tape AJU du procÃ©dÃ© MES selon l'invention, il est possible de revenir pertinemment sur les mesures de figure 7 et de calculer pour chaque tension 3066025 23 Vgs la charge du canal Ch d'une part et du substrat SUB d'autre part. La figure 14 montre les mesures de figure 7 et la tension de bandes plates Vfb indiquÃ©e avec un x sur la courbe Cgb. Le procÃ©dÃ© MES selon l'invention comprend donc une Ã©tape CHARGE de calcul de la 5 la densitÃ© surfacique de porteurs N(Qtot) en fonction de la tension Vgs. La densitÃ© surfacique de porteurs peut Ãªtre calculÃ©e Ã partir de la charge en utilisant l'Ã©quation suivante Q = q N(Q) (8) avec q la charge Ã©lÃ©mentaire de l'Ã©lectron On entend ici par Qtot la charge totale qui est la somme des charges de porteurs libres 10 et charges fixes : Qtot = Qch QWell Qdop,ch Qbox Qint (9) Dans l'Ã©quation (9) on retrouve les contributions des charges du canal Ch, Qch, du substrat SUB semi-conducteur, o -Well, des dopants du canal dÃ©plÃ©tÃ©, Qdop,ch, des charges fixes de l'oxyde enterrÃ© DGAR, Qbox, et les charges fixes Ã l'interface entre 15 l'oxyde face avant DGAV et le canal Ch, Qint Cette Ã©quation peut Ãªtre simplifiÃ©e en prenant en compte uniquement les charges du canal Ch et celles du substrat SUB semi-conducteur : Qtot = Qch + Qweli (9b) Ce calcul des charges dans les diffÃ©rentes couches semi-conductrices canal Ch et 20 substrat SUB peut alors Ãªtre rÃ©alisÃ© Ã l'aide de l'Ã©quation (2). L'intÃ©grale d'une capacitÃ© C en F/m2 conduit sur le mode d'une Ã©quation du type de l'Ã©quation (2) Ã une charge Q en C/m2. La figure 15 montre la densitÃ© surfacique de porteurs totale N(Qtot), la densitÃ© surfacique de porteurs dans le canal Ch N(Qch) et la densitÃ© surfacique de porteurs 25 dans le substrat semi-conducteur SUB N(QWell). Ces densitÃ©s surfaciques sont obtenues Ã l'Ã©tape CHARGE du procÃ©dÃ© MES selon l'invention. La figure 16 montre la densitÃ© surfacique de porteurs N(Qtot) pour diffÃ©rentes polarisations de face arriÃ¨re Vb. Les courbes de la figure 16 sont obtenues pour des polarisations de face arriÃ¨re Vb comprises entre 6 V et -7 V. 3066025 24 Remarquablement, en dehors du rÃ©gime de dÃ©plÃ©tion, c'est-Ã -dire dÃ¨s que l'on a une inversion dans le canal Ch, les diffÃ©rentes courbes se superposent. Ce qui semble tÃ©moigner d'un comportement gÃ©nÃ©ral du semi-conducteur. Etant donnÃ© que c'est une relation qui lie Vgs et Qtot et compte tenu de la relation entre ces deux paramÃ¨tres 5 telle qu'elle est dÃ©finie en Ã©quation 4, il s'agit d'une relation entre la chute de tension dans le semi-conducteur et la charge Ã son interface. Il est donc possible d'effectuer diffÃ©rentes simulations oÃ¹ on cherche Ã rÃ©soudre pour l'empilement MÃ©tal/oxyde/semi-conducteur/oxyde enterrÃ©/substrat le potentiel interne selon les polarisations appliquÃ©es, par exemple en couplant de maniÃ¨re auto 10 consistante les Ã©quations de Poisson et de SchrÃ´dinger. Ces simulations ont Ã©tÃ© effectuÃ©es pour diffÃ©rents dispositifs, en cherchant Ã chaque fois Ã identifier la relation existant entre la charge totale Qtot vue depuis l'interface entre DGAV et Ch et la position relative du niveau de Fermi Ef et de la bande de conduction Ec du semiconducteur Ã cette mÃªme interface oÃ¹ on accumule ou inverse les porteurs. Cette 15 Ã©tude a Ã©tÃ© faite pour des capacitÃ©s sur substrat SOI avec diffÃ©rents niveaux de dopage dans le canal Ch et des capacitÃ©s sur substrat massif avec diffÃ©rents niveaux de dopage. Ces simulations sont reprÃ©sentÃ©es Ã la figure 17. Plus prÃ©cisÃ©ment les courbes de la figure 17 montrent la densitÃ© surfacique de porteurs N(Qtot) en fonction de Ef-Ec. Les diffÃ©rentes courbes reprÃ©sentent : des simulations pour des transistors 20 MOS sur SOI pour diffÃ©rentes polarisation Vb de face arriÃ¨re CAR et des simulations pour des transistors MOS sur substrat massif pour diffÃ©rents dopages du semiconducteur. Remarquablement, dÃ¨s lors qu'on attend l'accumulation ou l'inversion de porteurs libres, on rejoint un comportement universel qui dÃ©pend seulement de la nature du 25 semi-conducteur que l'on simule (Silicium, Germanium, GaN,...). La figure 18 montre les caractÃ©ristiques N(Qtot) en fonction de Ef-Ec qui peuvent Ãªtre dÃ©duites de ces simulations pour du Silicium. Ces courbes reprÃ©sentent donc la relation entre la densitÃ© surfacique de porteurs N(Qtot) et la diffÃ©rence Ef-Ec pour un transistor MOS sur SOI. En particulier, la partie des courbes de la figure 18 signalÃ©e en gras et dont 30 les valeurs sont rapportÃ©es dans la Figure 20 reprÃ©sente un comportement universel et commun Ã tout MOS. 3066025 25 ReconsidÃ©rant l'Ã©quation (3) et prenant en compte que WF NA/Cl= Weff, WF s/q- Lpsc = X + (Ec-Ef)/q et Vox= -q.N(Qtot)/Cox, on arrive Ã la relation suivante : q.Vgs+ X +(Ec-Ef)= Weff - q. Qtot/Cox (10) , dans laquelle X est l'affinitÃ© Ã©lectronique du Semi-conducteur de rÃ©fÃ©rence que l'on 5 prend Ã 4.2 eV pour le Silicium dans cette application. On s'attend donc Ã ce que le tracÃ© de q.Vgs+ X + (Ec-Ef) en fonction de Qtot conduise Ã une partie linÃ©aire dont la pente est proportionnelle Ã l'EOTfox, l'Ã©paisseur effectif de l'oxyde de grille face avant DGAV, et l'ordonnÃ©e Ã l'origine Ã Weff soit le travail de sortie effectif. En effet, on a Cox= gO.ESio2/E0Tfox dans l'Ã©quation 10 par dÃ©finition. 10 Le procÃ©dÃ© MES selon l'invention comprend donc une Ã©tape ENE de dÃ©termination de l'Ã©nergie E = q Vgs + X + (Ec-Ef) Ã partir de la densitÃ© surfacique de porteurs N(Qtot). La densitÃ© surfacique des porteurs N(Qtot) est liÃ©e Ã la diffÃ©rence Ec-Ef Ã travers les simulations de la figure 18 et Ã l'Ã©nergie q Vgs Ã travers les courbes de la figure 15. Avantageusement, l'Ã©tape ENE permet d'obtenir une dÃ©pendance linÃ©aire entre 15 l'Ã©nergie E et la densitÃ© surfacique de charge Q(Ntot) ou la densitÃ© surfacique de charges Ntot. La Figure 19 montre ce type de tracÃ© linÃ©aire pour les donnÃ©es de la Figure 7 en utilisant la relation Qtot(Vgs) montrÃ©e Ã la Figure 15. Le procÃ©dÃ© MES selon l'invention comprend Ã©galement une Ã©tape LIN d'ajustement 20 linÃ©aire de la quantitÃ© E en fonction du nombre de porteurs Ntot. Avantageusement cette Ã©tape conduit directement Ã une estimation de Weff et E0Tfox qui dans ce cas valent respectivement 4.475 eV et 2.66nm. Un ajustement linÃ©aire permet en outre une estimation plus simple, fiable et reproductible des paramÃ¨tres Weff et E0Tfox. 25 En effet Weff est l'ordonnÃ©e Ã l'origine de la courbe de la figure 19 et E0Tfox sa pente Ã un facteur prÃ¨s. La pente de E(Ntot) vaut -.q2.E0Tfox/Esio2. Avantageusement, l'Ã©tape LIN permet de dÃ©duire avec un ajustement trÃ¨s simple deux paramÃ¨tres fondamentaux tels que le travail de sortie de la grille face avant Weff et l'Ã©paisseur effectif de l'oxyde face avant E0Tfox. 3066025 26 Avantageusement, les Ã©tapes MES_Vgs, CHARGE, CARAC et MU permettent, sous certaines conditions d'accumulation ou d'inversion, de mettre en Ã©vidence une relation universelle pour un semi-conducteur entre le champ Ã son interface et la position du niveau de Fermi. s Cette relation universelle est couplÃ©e Ã la relation mesurÃ©e de la charge totale vue Ã l'interface avec la polarisation pour extraire directement le travail de sortie effectif et l'EOTfox. Cette extraction est faite Ã partir de l'ordonnÃ©e Ã l'origine et de la pente de la ligne droite ainsi obtenue. La charge totale vue Ã l'interface est calculÃ©e Ã partir de la charge de substrat SUB et de la charge de canal Ch. 10 Le procÃ©dÃ© MES selon l'invention permet Ã©galement de mesurer l'Ã©paisseur Ã©quivalent Tbox de l'oxyde enterrÃ© DGAR, en exploitant les capacitÃ©s mesurÃ©es Cbg et Cbc de figure 9. Dans ce cas, l'empilement est assimilable Ã un empilement Semiconducteur/Oxyde/Semi-conducteur. 15 A cette fin, le procÃ©dÃ© MES comprend en outre une Ã©tape supplÃ©mentaire CHARGE _BOX de dÃ©termination de la densitÃ© surfacique de charge N(Qtot) par intÃ©gration des caractÃ©ristiques Cbg(Vbs) et Cbc(Vbs) de figure 9. Dans ce cas, Qtot est la charge vue par l'interface concernÃ©e qui est la face arriÃ¨re du canal. Qtot est donc la somme de la charge du canal Ch et de la grille face avant GAV. 20 De faÃ§on similaire Ã ce qui a Ã©tÃ© rÃ©alisÃ© lors de l'Ã©tape ENE, on peut dÃ©montrer la validitÃ© de la relation suivante entre la tension Vbs et la charge Qtot, on tient compte cette fois que l'interface arriÃ¨re du canal n'est plus contrÃ´lÃ©e par un empilement MIS (MÃ©tal/Isolant/Semi-conducteur) mais par un empilement SIS (Semiconducteur/lsolant/Semi-conducteur), le premier semi-conducteur de l'empilement SIS 25 Ã©tant dans ce cas le substrat de la face arriÃ¨re, on a donc: qVbs + X1 + (Ec1-Ef1)(Qtot) = X2 + (Ec2-Ef2)(-Qtot) - q Qtot/Cbox (11) On entend ici par X1 l'affinitÃ© du semi-conducteur formant le canal semi-conducteur, par (Ec1-Ef1)(Qtot) la caractÃ©ristique issue de la relation universelle identifiÃ©e en Figure 18 pour le semi-conducteur de canal, par X2 l'affinitÃ© du semi-conducteur 30 formant le substrat semi-conducteur SUB et par (Ec2-Ef2)(-Qtot) la caractÃ©ristique complÃ©mentaire Ã celle retenue pour (Ec1-Ef1). 3066025 27 Le procÃ©dÃ© MES comprend Ã©galement une Ã©tape ENE_BOX de dÃ©termination de l'Ã©nergie Eb = qVbs + X1 + (Ec1-Ef1)(Qtot) - (Ec2-Ef2)(-Qtot) Ã partir de la densitÃ© surfacique de porteurs N(Qtot). La densitÃ© surfacique des porteurs N(Qtot) est liÃ©e Ã la diffÃ©rence Ec1-Ef1 Ã travers la loi universelle Ã©tablie dans la figure 18 et Ã l'Ã©nergie q Vbs Ã travers les courbes dÃ©terminÃ©es Ã l'Ã©tape CHARGE_BOX. Plus prÃ©cisÃ©ment, on choisit pour la relation (Ec1-Ef1)(Qtot) et la relation (Ec2-Ef2)(-Qtot) la partie de la caractÃ©ristique universelle correspondant au signe des charges Qtot et -Qtot du semiconducteur. Avantageusement, l'Ã©nergie Eb varie linÃ©airement en fonction de la densitÃ© de porteurs io Ntot. Lors d'une Ã©tape d'ajustement linÃ©aire, il est possible d'extraire les paramÃ¨tres X2 et Tbox. En effet X2 est identifiÃ© Ã partir de l'ordonnÃ©e Ã l'origine de Eb et CBOX Ã partir de la pente de Eb. L'Ã©paisseur Ã©quivalente d'oxyde Tbox est ensuite dÃ©terminÃ©e Ã partir de CBOX, de faÃ§on connue de l'homme du mÃ©tier. 15 Avantageusement, le procÃ©dÃ© MES selon l'invention comprend en outre une Ã©tape de dÃ©termination de l'Ã©paisseur Ã©quivalente du canal Ch semi-conducteur EOTsi = EOT - EOTbox - E0Tfox. REVENDICATIONS1. ProcÃ©dÃ© (MES) de mesure d'un jeu de paramÃ¨tres (PAR) d'un transistor de type MOS sur substrat de type SOI (Silicon On Insulator), ledit jeu de paramÃ¨tres (PAR) incluant au moins la tension de bandes plates (Vfb) Ã la face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ© (DGAR), ledit procÃ©dÃ© comprenant les Ã©tapes suivantes : - appliquer (APP) Ã la face arriÃ¨re du substrat du transistor une tension principale continue Vbs et une tension alternative v(t), la tension principale continue Vbs pouvant balayer une plage de valeurs (DV) prÃ©dÃ©terminÃ©e ; lo - mesurer (MIG) le courant Ã©lectrique Ig(t) issu de la grille face avant et dÃ©terminer Ã partir de cette mesure la capacitÃ© Cbg entre la face arriÃ¨re du substrat du transistor et la grille face avant, de faÃ§on Ã obtenir la caractÃ©ristique Cbg(Vbs) ; - Ã partir de la caractÃ©ristique Cbg(Vbs) dÃ©terminer (CARAC) la 15 caractÃ©ristique Cbg(Vgb), Vgb Ã©tant la tension entre la grille face avant et la grille face arriÃ¨re ; - dÃ©terminer (AJU) le jeu de paramÃ¨tres (PAR) en rÃ©alisant un ajustement entre la caractÃ©ristique Cbg(Vgb) et un modÃ¨le thÃ©orique dÃ©crivant le comportement d'un transistor de type MOS sur substrat massif, ledit 20 ajustement Ã©tant limitÃ© Ã la plage de valeurs de Vgb pour lesquels le canal du transistor est en rÃ©gime de dÃ©plÃ©tion. 2. ProcÃ©dÃ© (MES) selon la revendication prÃ©cÃ©dente caractÃ©risÃ© en ce que le jeu de paramÃ¨tres (PAR) comprend, en plus de la tension de bandes plates (Vfb) Ã 25 la face arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ©, au moins l'un des paramÃ¨tres suivants : - l'Ã©paisseur Ã©quivalente d'oxyde (EOT) ; - le travail de sortie effectif du mÃ©tal de grille (Weff). 3. ProcÃ©dÃ© (MES) selon la revendication prÃ©cÃ©dente caractÃ©risÃ© en ce que 30 l'Ã©paisseur Ã©quivalent d'oxyde (EOT) correspond Ã l'Ã©paisseur cumulÃ©e des couches d'oxyde, de canal et d'oxyde enterrÃ©. 3066025 29 4. ProcÃ©dÃ© (MES) selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes caractÃ©risÃ© en ce que la caractÃ©ristique Cbg(Vbg) est reconstruite Ã partir de plusieurs mesures de Cbg, chaque mesure Ã©tant obtenue pour une tension de grille face avant Vg diffÃ©rente. 5 5. ProcÃ©dÃ© (MES) selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes caractÃ©risÃ© en ce qu'il comprend en outre les Ã©tapes suivantes : - Ã partir d'une mesure de type C(Vgs) dÃ©terminer (MES_Vgs) les caractÃ©ristiques Cgc(Vgs) et Cgb(Vgs), Vgs Ã©tant la tension appliquÃ©e entre la grille face avant (GAV) et les Ã©lectrodes source (S) et drain (D) du transistor MOS sur substrat SOI ; - Ã partir de la valeur de la tension de bandes plates (Vfb) dÃ©terminÃ©e Ã l'Ã©tape d'ajustement (AJU) et des caractÃ©ristiques Cgb(Vgs) et Cgc(Vgs), calculer (CHARGE) la densitÃ© surfacique de porteurs N(Qtot) en fonction de la tension Vgs ; - Ã partir de la densitÃ© surfacique de porteurs N(Qtot), dÃ©terminer (ENE) l'Ã©nergie E, dÃ©finie par la relation E= qVgs + X + (Ec-Ef), en fonction du nombre de porteurs Ntot, q Ã©tant la charge de l'Ã©lectron, X l'affinitÃ© Ã©lectronique du semiconducteur du canal (Ch), Ef le niveau de Fermi du semi-conducteur de canal (Ch), Ec l'Ã©nergie de la bande de conduction du semi-conducteur du canal (Ch) Ã son interface avec l'oxyde de grille face avant (DGAV) ; - obtenir Ã l'aide d'un ajustement linÃ©aire (LIN) de E en fonction du nombre de porteurs le travail de sortie effectif (Weff) de la grille avant et l'Ã©paisseur (E0Tfox) effectif de l'oxyde de grille face avant (DGAV). 6. ProcÃ©dÃ© (MES) selon la revendication prÃ©cÃ©dente caractÃ©risÃ© en ce que le travail effectif de sortie (Weff) est l'ordonnÃ©e Ã l'origine de la fonction E(Ntot) et l'Ã©paisseur effective de l'oxyde de grille avant (E0Tfox) est obtenue Ã partir de la pente de la fonction E(Ntot). 7. ProcÃ©dÃ© (MES) selon la revendication 5 ou la revendication 6 comprenant en outre une Ã©tape de dÃ©termination de l'Ã©paisseur de l'oxyde enterrÃ©. 3066025 30 8. ProcÃ©dÃ© (MES) selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes caractÃ©risÃ© en ce qu'il comprend en outre les Ã©tapes suivantes : 5 - Ã partir de la valeur de la tension de bandes plates (Vfb) dÃ©terminÃ©e Ã l'Ã©tape d'ajustement (AJU) et des caractÃ©ristiques Cbc(Vbs) et Cbg(Vbs), calculer (CHARGE BOX) la densitÃ© surfacique de porteurs N(Qtot) en fonction de la tension Vbs ; - Ã partir de la densitÃ© surfacique de porteurs N(Qtot) dÃ©terminÃ©e Ã l'Ã©tape prÃ©cÃ©dente, dÃ©terminer (ENE_BOX) l'Ã©nergie Eb, dÃ©finie par la relation Eb= qVbs + X1 + (Ec1-Ef1)(Qtot) - (Ec2-Ef2) (-Qtot), en fonction du nombre de porteurs Ntot, q Ã©tant la charge de l'Ã©lectron, X1 l'affinitÃ© Ã©lectronique du canal semi-conducteur (Ch), Ef1 le niveau de Fermi du semiconducteur du canal connectÃ© par source et drain, Ec1 l'Ã©nergie de la bande de conduction 15 du semi-conducteur du canal (Ch) Ã l'interface canal (Ch)/oxyde enterrÃ© (DGAR), Ef2 le niveau de Fermi du semiconducteur du substrat (SUB) connectÃ© par la prise GAR, Ec2 l'Ã©nergie de la bande de conduction du semi- conducteur du substrat (SU B) Ã l'interface arriÃ¨re de l'oxyde enterrÃ©; - obtenir Ã l'aide d'un ajustement linÃ©aire (LIN_BOX) de Eb en fonction du 20 nombre de porteurs l'affinitÃ© Ã©lectrique du substrat semi-conducteur (X2) et l'Ã©paisseur (E0Tbox) effectif de l'oxyde enterrÃ© (DGAR). 9. ProcÃ©dÃ© selon les revendications 3, 6 et 8 comprenant en outre une Ã©tape de calcul de l'Ã©paisseur efficace du canal semi-conducteur EOTsi, l'Ã©paisseur 25 efficace du canal semi-conducteur Ã©tant calculÃ© comme EOTsi = EOT - EOTFox -EOTBox 30