Introduction à la microélectronique : un TP de physique du composant
S. Galdin-Retailleau *, A. Bournel ** et P. Hesto ***
J3eA - Vol. 1 - 5 (2002).
DOI : 10.1051/bib-j3ea:2002005
Mis en ligne le 30 mai 2002.
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Résumé
Nous présentons un TP de physique du composant, basé sur l'utilisation d'un logiciel de simulation des transistors MOSFET à inversion. Ce logiciel comporte deux volets. Le premier, PROF, permet de visualiser facilement et rapidement les caractéristiques électriques externes des MOSFET, issues d'un modèle SPICE. Le deuxième, MCARLO, offre la possibilité d'étudier quelques paramètres microscopiques caractérisant le transport des porteurs de charge dans le canal du transistor (vitesse, énergie, trajectoire), calculés à l'aide de modèles physiques simplifiés (« énergie-balance » et simulation particulaire Monte Carlo). Cette séance de TP aide à la compréhension des phénomènes physiques mis en jeu dans les MOSFET, et met en valeur les problèmes posés par ces phénomènes pour le dimensionnement des composants au sein des circuits logiques CMOS.
Mots-clés. microélectronique, MOSFET, transport, caractérisation, SPICE, Monte Carlo, dérive, diffusion.
© EDP Sciences, 2002.
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Niveau de connaissances requis. Cours classique de physique du composant : fonctionnement d'un MOSFET normally off.
Niveau des étudiants. Deuxième cycle, licence EEA.
* Sylvie Galdin-Retailleau, ancienne élève de l'ENS de Cachan, a été reçue à l'agrégation de physique appliquée en 1988 et a obtenu le doctorat en sciences de l'université Paris-Sud en 1992. Depuis octobre 1992, elle enseigne dans les domaines de la physique des composants, de l'électronique analogique et numérique au niveau DEUG, licence, maîtrise et DEA à l'université Paris-Sud.
Ses thèmes de recherche développés à l'Institut d'Électronique Fondamentale d'Orsay sont centrés sur l'étude théorique de dispositifs pour la microélectronique avancée allant du transport à la porte élémentaire. Elle a notamment étudié les dispositifs à hétérojonctions IV-IV en technologie bipolaire et à effet de champ. Ses préoccupations portent désormais sur la modélisation des composants à effet de champ ultimes et des dispositifs semi-conducteurs à effets quantiques. Elle occupe actuellement un poste de professeur à l'université Paris XI et est responsable de la maîtrise EEA (Électronique, Électrotechnique, Automatique).
Adresse postale : Institut d'Électronique fondamentale (IEF), bâtiment 220, Université Paris Sud, 91405 Orsay Cedex, France.
email : [email protected]
** Arnaud Bournel est un ancien élève de l'ENS de Cachan. Il a été reçu à l'agrégation de physique appliquée en 1995 et a obtenu le doctorat en sciences de l'Université Paris-Sud en janvier 1999. Depuis octobre 1999, il occupe un poste de maître de conférences à l'Université Paris-Sud, et effectue son activité de recherche à l'Institut d'Électronique Fondamentale d'Orsay au sein de l'opération « Magnétoélectronique dans les systèmes mésoscopiques ».
Son activité de recherche actuelle concerne les développements de l'électronique de spin dans les structures à semiconducteurs. L'ensemble de ses travaux de recherche a de plus été reconnu par le prix "Jeune Chercheur" du Club Nanotechnologie qu'il a obtenu en novembre 2000, et par des invitations à des communications orales sur l'électronique de spin dans les semiconducteurs. Ses activités d'enseignement concernent les sciences et techniques liées aux télécommunications, essentiellement en Maîtrise EEA et dans le DESS « Systèmes électroniques » d'Orsay.
Adresse postale : Institut d'Électronique fondamentale (IEF), bâtiment 220, Université Paris Sud, 91405 Orsay Cedex, France.
*** Patrice Hesto est un ancien élève de l'ENS de Cachan. Il a passé son doctorat d'État à l'Université Paris XI en 1984, sur l'étude théorique par simulation Monte Carlo du transport balistique dans les composés III-V. En 1984, il a rejoint le Laboratoire de Microstructures et Microélectronique (L2M) de Bagneux, dans lequel il a pris la responsabilité d'un groupe de recherche sur les transistors bipolaires à hétérojonction III-V. Depuis 1987, il développe ses activités de recherche à l'Institut d'Électronique Fondamentale de Paris XI. Il a travaillé notamment dans les domaines des systèmes micro-électromécaniques et des transistors à base de couches minces organiques. Ses thèmes de recherche portent désormais sur la magnétoélectronique dans les structures à semiconducteurs III-V et sur l'étude théorique du transport dans les transistors fortement submicroniques. Il occupe actuellement un poste de professeur à l'Université Paris XI et est le responsable du Pôle de Microélectronique Paris-Sud (PMIPS) du Centre National de Formation en Microélectronique (CNFM).
Adresse postale : Institut d'Électronique fondamentale (IEF), bâtiment 220, Université Paris Sud, 91405 Orsay Cedex, France.
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