Equivalent Oxide Thickness

Lorsqu'on considère une couche de matériau diélectrique high-κ, son EOT ou equivalent oxide thickness (« épaisseur d'oxyde équivalente » en anglais), généralement exprimée en nanomètres (nm), est l'épaisseur d'une couche de ${\ce {SiO2}}$ offrant les mêmes propriétés électriques que celle-ci.

Le terme EOT est souvent utilisé pour la description de transistors à effet de champ, dont le fonctionnement repose sur la présence d'une électrode isolante nommée grille, constituée chimiquement d'un oxyde, et de régions en matériaux semi-conducteurs dopés. Les performances du transistor dépendent largement de l'épaisseur de la grille isolante en ${\ce {SiO2}}$ , s'améliorant grâce à une diminution de cette épaisseur. Au cours de l'histoire industrielle de la micro-électronique, cette épaisseur de grille n'a cessé de diminuer. Lorsqu'elle a atteint un niveau de l'ordre de 5 à 10 nm, l'augmentation des courants de fuite du transistor est devenue problématique, et il a été nécessaire de faire appel à de nouveau oxydes de grille, autres que le ${\ce {SiO2}}$ . Ces nouveaux matériaux de grille ayant des épaisseurs équivalentes plus faibles que le ${\ce {SiO2}}$ , mais une épaisseur réelle similaire, ils permettent d'augmenter la vitesse de commutation du dispositif sans pour autant augmenter ses courants de fuite.

Par exemple, un matériau high-k ayant une permittivité de 39 (comparée à la permittivité du ${\ce {SiO2}}$ , valant 3.9) serait, à performances égales, dix fois plus épais que le ${\ce {SiO2}}$ , permettant ainsi de réduire les courants de fuite à travers la grille, tout en offrant la même capacité et des performances élevées. En d'autres termes, c'est une couche de ${\ce {SiO2}}$ dont l'épaisseur serait égale à un dixième de la couche de high-k qui serait nécessaire pour obtenir des performances similaires sans pour autant accroître les courants de fuite, soit encore: l'EOT de matériau high-k considéré vaut un dixième de son épaisseur réelle.

De façon générale, l'EOT se formule comme suit:

\mathrm {EOT} =t_{\text{high-κ}}\left({\frac {k_{{\text{SiO}}_{2}}}{k_{\text{high-κ}}}}\right)

L'EOT, en permettant de convertir une donnée physique (en l'occurence, la permittivité) en donnée géométrique (une épaisseur) est pratique pour comparer rapidement divers matériaux high-k au ${\ce {SiO2}}$ standard.

Bibliographie

: document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

Charles Kittel et Paul McEuen (trad. de l'anglais par Julie Dion), Physique de l'état solide : cours et problèmes [« Introduction to solid state physics »], Paris, Dunod, 2007, 640 p. (ISBN 978-2-10-049710-2, OCLC 213053150, BNF 40986353). .

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