Dedicated circuits to aging mechanisms study in advanced CMOS technology nodes : design and mesurements

Dans la chaine de développement des circuits, une attention particulière doit être portée sur le comportement en fiabilité des dispositifs MOS comme briques de base des circuits avancés CMOS lors du développement d’une technologie. Au niveau du dispositif, les comportements des différents mécanismes de dégradation sont caractérisés. A l’opposé dans le prototype final, le produit est caractérisé dans des conditions accélérées de vieillissement, mais seuls des paramètres macroscopiques peuvent être extraits. Un des objectifs de cette thèse a été de faire le lien entre le comportement en fiabilité d’un circuit ou système et ses briques élémentaires. Le second point important a consisté à développer des solutions de tests dites ‘intelligentes’ afin d’améliorer la testabilité et le gain de place des structures, pour mettre en évidence le suivi du vieillissement des circuits et la compensation des dégradations. Une autre famille de solutions a consisté à reproduire directement dans la structure l’excitation ou la configuration réelle vue par les dispositifs ou circuits élémentaires lors de leur vie d’utilisation (lab in situ).In the circuit development, specific attention must be paid to the MOS device reliability as a building block as well as a prototype reference circuit (CMOS) during the technology development. At device level, the different degradation mechanisms are characterized. In the final prototype, the product is characterized in accelerated aging conditions, but only the macroscopic parameters can be extracted. One objective of this thesis has been to link the circuit or system reliability and its building blocks. Also, the second important point has consisted in the development of 'smart' test solutions to improve testability and gain up structures so as to highlight the circuits aging monitoring and degradation compensation. Another family of ‘smart’ solutions has involved reproducing directly in the structure the excitement or the actual configuration as it is seen by elementary circuits or devices during their usage life (lab in situ)