Dielèctrics de porta de tecnologíes CMOS sub-32nm: caracterització nanomètrica i simulació de fiabilitat en circuits

El proyecto se sitúa en un contexto en que el dieléctrico de puerta es uno de los factores limitantes del futuro escalado de las tecnologías CMOS, cuyos dispositivos tienen ya dimensiones nanométricas. Los problemas asociados más importantes son un aumento intolerable de la corriente de pérdidas (y por tanto del consumo) y la reducción de su fiabilidad. Para superar el primero de los problemas, se ha propuesto la substitución del SiO2 por dieléctricos con alta permitividad (high-k). Sin embargo, la integración de estos dieléctricos en los circuitos integrados comerciales presenta todavía una serie de problemas, por lo que la substitución del SiO2 parece aún lejana. De este modo, se están dedicando múltiples esfuerzos a mejorar la fiabilidad del SiO2. En este sentido, resultados muy recientes han mostrado que el fallo del óxido de puerta puede no suponer el fallo del dispositivo ni del circuito en que se incluye, lo que supondría una relajación de las especificaciones de fiabilidad. Se requiere, de este modo, conocer cual es la sensibilidad real de los circuitos al fallo del óxido. El objetivo del proyecto es en realidad doble, por analizar el SiO2 y los dieléctricos high-k. Por un lado, se pretende caracterizar las propiedades eléctricas y la fiabilidad de los dieléctricos high-k. Puesto que en los dispositivos de dimensiones nanométricas las variaciones locales de sus propiedades tienen una relevancia fundamental en el comportamiento global del dispositivo, esta caracterización se realizará a escala nanométrica, mediante técnicas con elevada resolución lateral. Por otro lado, se analizará el efecto que la degradación y ruptura dieléctrica del SiO2 tiene en el funcionamiento de los dispositivos y circuitos microelectrónicos. A nivel de dispositivo, se analizará cómo afecta la degradación/ruptura a sus parámetros circuitales, con la finalidad de desarrollar modelos implementables en un simulador de circuitos (...)