MEMOIRE

Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
UNIVERSITE FERHAT ABBAS –SETIF 1
UFAS (ALGERIE)
MEMOIRE
Présenté à la Faculté de Technologie
Département d'Électronique
Pour l'obtention du Diplôme de
MAGISTER
Option: Instrumentation
Par
Mr. RAHAL ABDELGHANI
Thème:
Modélisation et Simulation des Phénomènes de Transport dans la
Structure Métal-Isolant-Semiconducteur (MIS)
Soutenu le 24/12/2014 devant la commission d'examen :
Mr. A.ZEGADI Prof. Université F.A.- Sétif 1 Président
Mr. A.HASSEM MCA. Université F.A.- Sétif 1 Examinateur
Mr. N.BOUKAZOULA MCA. Université F.A.- Sétif 1 Examinateur
Mr. A. FERHAT HAMIDA Prof. Université F.A.- Sétif 1 Rapporteur

Remerciements
Avant tout, je remercie ALLAH le tout puissant de m’avoir donné la force, la volonté et le
courage pour réussir un tel travail.
Je tiens à remercier très vivement Monsieur Ferhat Hamida Abelhak, Professeur à l’Université
de Sétif 1 pour la bienveillance avec laquelle il a guidé mes travaux, pour son soutien, ainsi que pour les
précieux conseils qu'il m'a prodigués tout au long de ce mémoire. J’ai eu beaucoup de plaisir de
travailler avec lui.
Mes plus vifs remerciements vont à Monsieur Zegadi Ameur, Professeur à l’Université de Sétif
1 pour l’honneur qu’il me fait en présidant le Jury de ce mémoire.
Ma profonde reconnaissance envers Monsieur Hassem Abdel Ouahab, Maître de conférences à
l’Université de Sétif 1 pour l’honneur qu’elle me fait en acceptant de faire partie du jury.
Je remercie également Monsieur Boukazoula Nacer-eddin Maître de conférences à l’Université
de Sétif 1, pour avoir accepté d’être membre de jury.
Grand remerciement à ma mère, et à toute ma famille.
Enfin, j’adresse mes remerciements à touts ceux qui ont contribué de prés ou de loin à la
réalisation de ce travail en particulier : Monsieur Bouchama Ziad, Maître de conférences à l’Université
de B.B.A, et mes collègues : Sahli Abdesalem,Haddad Yassine et Kanouni Abderrahim.

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Sommaire
SommaireSommaire
Sommaire
Introduction générale ...................................................................................................3
CHAPITRE I : La structure MIS idéale
1.1Introduction : ............................................................................................................5
1.2 Conditions d’une structure MIS idéale : .................................................................5
1.3 Régimes de fonctionnement .....................................................................................6
1.3.1 Régime d’accumulation ............................................................................................... 7
1.3.2 Régime de bandes plates .............................................................................................. 9
1.3.3 Régime de déplétion ..................................................................................................... 9
1.3.4 Régime d’inversion .................................................................................................... 11
1.4 Région de charge d’espace ............................................................................. 14
1.5 Expression du potentiel de surface .................................................................. 20
1.6 Conclusion ...................................................................................................... 21
CHAPITRE II : La structure MIS réelle
2.1 Introduction ............................................................................................................23
2.2 Différence des travaux de sortie ............................................................................23
2.3 Les défauts dans la structure MIS réelle ..............................................................25
2.4 Les différents types de charges dans l’oxyde ........................................................26
2.5 Différentes origines du courant à travers l’oxyde ................................................28
2.6 Influences des défauts sur le fonctionnement de MIS .........................................30
2.7 Influences des défauts sur la capacité MIS réelle ................................................31
2.7.1 Influence de la différence des travaux de sortie sur la caractéristique C(V
g
) ......... 32
2.7.2 Influence des charges dans l’oxyde sur la caractéristique C(V
g
) ............................ 32
2.7.3 Influence des états d’interfaces sur la caractéristique C(V
g
) ................................... 33
2.8 Conclusion ..............................................................................................................35
CHAPITRE III : Le modèle analytique
3.1 Introduction ............................................................................................................36
3.2 Diagramme des bandes d’énergie dans le modèle ................................................36
3.3 Les différents courants existants dans le modèle..................................................38
3.3.1 Courant de diffusion .................................................................................................. 38

3.3.2 Courant de génération-recombinaison ..................................................................... 40
3.3.3 Courant tunnel bande à bande (direct): ................................................................... 40
3.3.4 Courant des états de surface ...................................................................................... 40
3.3.5 Le courant total .......................................................................................................... 42
3.4. L’algorithme du modèle ........................................................................................42
3.5 Conclusion ..............................................................................................................44
CHAPITRE IV : Simulation et résultats
4.1 Introduction ............................................................................................................45
4.2 Résultats pour une structure MIS idéale ..............................................................46
4.2.1 Variation de potentiel de surface avec la tension de grille: ..................................... 46
a-Variation en fonction de
m
φ
........................................................................................ 46
b-Variation en fonction de
i
d
......................................................................................... 48
4.2. 2 . Effet de changement de travail de sortie sur la caractéristique I-V ....................... 48
4.2.3. Effet de changement de densité de dopage sur la caractéristique I-V .................... 50
4.2.4. Effet de changement d’épaisseur d’oxyde sur la caractéristique I-V ..................... 51
4.2.5. Effet de changement de densité des charges fixes sur la caractéristique I-V ....... 52
4.2.6. Effet de changement de température sur la caractéristique I-V ........................... 53
4.3 Résultats pour une structure MIS réelle ...............................................................55
4.3.1 Variation de potentiel de surface avec la tension de grille: ..................................... 55
a-Variation en fonction de
it
D
....................................................................................... 55
b-Variation en fonction de la température ..................................................................... 57
4.3. 2 . Effet de changement de travail de sortie sur la caractéristique I-V ....................... 57
4.3. 3 Effet de changement de densité d’états de surface sur la caractéristique I-V ........ 60
4.3.4. Effet de changement de densité de dopage sur la caractéristique I-V .................... 62
4.3.5. Effet de changement d’épaisseur d’oxyde sur la caractéristique I-V ..................... 65
4.3.6 Effet de changement de densité des charges fixes sur la caractéristique I-V ........ 67
4.3.7 Effet de changement de température sur la caractéristique I-V ............................. 68
4.4 Conclusion ..............................................................................................................70
Conclusion générale ....................................................................................................72
Les references bibliographiques ..................................................................................74