Università degli Studi di Padova. Padua (Italy)
September 13th, 1993
Original summary:
En los transistores MOS integrados el ruido ha sido durante mucho tiempo objeto de poca investigación, debido al hecho de que estos componentes eran — y siguen siendo — utilizado principalmente en aplicaciones digitales, es decir, con grandes señales, donde los requisitos básicos del dispositivo son velocidad y bajo consumo de energía. El perfeccionamiento de las tecnologías, sin embargo, ha llevado a los componentes cada vez más pequeños y al deseo de integrar sistemas complejos en un mismo chip, a menudo compuesto por partes analógicas como digitales, estimulando el estudio en profundidad de la actuación MOS con respecto al ruido y el interés en la optimización de los procesos tecnológicos en este sentido. Por otra parte, hay que señalar que, incluso en una aplicaciones de tipo puramente digital, el ruido intrínseco del componente es un factor que debe tenerse debidamente en cuenta; muy a menudo, de hecho, el ruido del componente, ya sea un transistor o una simple tira de metal, está profundamente ligado a la fiabilidad del mismo, ya que un exceso de ruido es a menudo debido a las imperfecciones y defectos en su microestructura. La caracterización del ruido puede entonces ser también interesante ya que permitiría a las estimaciones de la fiabilidad de un componente sin necesidad de someterlo a pruebas de vida aceleradas. El caso de una estructura metal-óxido-semiconductor (MOS) es un caso emblemático. Tales dispositivos son notoriamente más ruidosos de la unión FET precisamente por el hecho de que la conducción se produce en la interfaz aislante-semiconductor que presenta más defectos que el bulk del semiconductor. Al mismo tiempo, una de las causas de muerte de los transistores es la descomposición de óxido, o atrapamiento por ello de una carga que haga inutilizable el dispositivo; ambos fenómenos son favorecidos por una interfaz peor. Aquí, al menos cualitativamente, se desprende la unión que existe entre ruido y fiabilidad de un transistor MOS. La primera parte de la tesis está basada en la medición de ruido flicker en los transistores MOS, orientada a la búsqueda de un parámetro de "calidad"' en relación con el ruido de los transistores MOS, parámetro que se pueda utilizar en la comparación de diferentes procesos tecnológicos y en su optimización con el fin de obtener una mejor interfaz aislante-semiconductor. La segunda parte se dedica al estudio del ruido de gate en transistores MOS y JFET, e ilustra los métodos utilizados para investigar tal ruido y algunos resultados obtenidos.
English summary:
In the integrated MOS transistors, the noise factor has long been subject to limited research due to the fact that these components were — and still are — used primarily in digital applications, hence with large signals, where the fundamental requirements of the component are speed and low power consumption. However, the refinement of the technologies has led to ever smaller components and it is enabling to integrate on the same chip complex systems, often including analog and digital parts, stimulating the in-depth study of the performance of the MOSs regarding noise and the interest in optimizing technological processes in this regard. It should also be noted that, even in purely digital applications, the intrinsic noise of the component is a factor to be taken into account; very often, in fact, the component noise, whether it is a transistor or a simple metal strip, is deeply tied to its reliability, as excessive noise is often due to imperfections and defects in its microstructure. The noise characterization can therefore also be interesting as it would allow a component reliability estimation without having to use accelerated stress methods. The case of transistor-metal-insulating-semiconductor structure is an emblematic case. Such devices are known to be noisy than the junctions FET precisely because the conduction occurs near the semiconductor-insulator interface that has more crystal defects than the bulk of the semiconductor itself. At the same time, one of the causes of death of transistors is the breakup of the oxide, or the trapping by it of a spurious charge that makes the device unusable; both phenomena are favored by a worse interface. Here, at least qualitatively, the bond between the noise and reliability of a MOS transistor. The first part of the thesis is centered on flicker noise measurement in MOS transistors, oriented toward the search for a noise quality parameter for MOS transistors, which is to be used in comparing different technological processes, optimizing them in order to obtain a better semiconductor-isolating interface. The second part is dedicated to the study of gate noise in MOS and JFET transistors, and illustrates the methods used to investigate this noise and the results obtained.
Citation:
R. Giannetti (1993), Misura e modelli di rumore in transistores MOS. Università degli Studi di Padova. Padua (Italy).
