Caractérisation et modélisation du bruit de basse fréquence dans les transistors bipolaires développés en technologie BiCMOS (nœud 55 nm) pour des applications RF et THz.

In this thesis, Si/SiGe:C heterojunction bipolar transistors (HBTs) issued from BiCMOS technologies developed for RF, THz and mm-wave applications are investigated. The BiCMOS technology (B55) studied in this work is based on a 55 nm CMOS node and is compared to a previous mature generation (BiCMOS9MW) developed on a 130 nm CMOS node. The main objective of this work is to investigate the impact of X-ray and Gamma-ray irradiations on these devices through Low Frequency Noise measurements. LFN study is considered as a high sensitive and non-destructive measurement technique to investigate the technological development from a generation to another. Technological developments of the B55 technology, collector structures and Emitter-Base dopant activation techniques, are investigated on both DC and excess noises: forward Gummel plots, 1/f noise and Generation-Recombination components respectively. Compact models are extracted for the two excess noise components, the suspected areas of the associated noise sources are located at the E-B surface and periphery. The degradations induced by X-ray and Gamma-ray on both DC measurements (excess Base current) and LFN ones (1/f noise and G-R components) are examined in function of the Total Ionizing Dose (TID). The main result is the higher tolerance of the B55 technology. Moreover, by studying the effects versus base current and geometrical parameters, compact models are developed classically for 1/f noise and, in more innovative ways, for G-R component. The induced LFN sources are suggested to be located in the vicinity of the spacer and STI oxides. A healing effect after annealing processes is also brought to the fore.Durant cette thèse, des transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGe:C (HBTs) issus de technologies BiCMOS développées pour des applications RF, THz et mm-wave sont étudiés. La principale technologie étudiée dans ce travail, BiCMOS B55, est basée sur un nœud CMOS 55 nm et elle est comparée à une génération plus mature BiCMOS9MW développée sur un nœud CMOS 130 nm. L’objectif principal de ces travaux est d’analyser l’impact des rayonnements X et Gamma sur ces composants par des mesures de bruit basse fréquence. Le bruit basse fréquence est une technique de mesure très sensible et non destructive utilisée comme indicateur de qualité et de performance durant le développement technologique. Les effets de certains paramètres technologiques de la filière B55, comme différentes structures de Collecteur et deux techniques d’activation des dopants de la jonction Emetteur-Base, sont étudiés à la fois sur les mesures DC et sur les composantes de bruit en excès : courbes de Gummel, bruit en 1/f et composantes de Génération-Recombination. A partir de la modélisation compacte du bruit basse fréquence, les sources de bruits associées sont localisées à la surface et à la périphérie de la jonction E-B. Ensuite, les effets induits par les rayonnements X et Gamma sur les mesures DC (courant de base excédentaire) et LFN (bruit en 1/f et composantes G-R) sont étudiés en fonction de la dose ionisante cumulée (TID). Le principal résultat est la tolérance aux irradiations plus élevée de la technologie B55. De plus, l’analyse de ces effets par rapport au courant de base et aux paramètres géométriques a permis de développer des modèles compacts, de manière classique pour le bruit en 1/f et de manière plus innovante pour les composantes G-R. Il est suggéré que les sources de bruit induites par les irradiations soient situées à proximité des oxydes spacer et STI. Enfin, un effet de guérison par recuit thermique des défauts générés est également mis en évidence