Rev. Phys. Appl. (Paris) 21, 121-129 (1986)
DOI: 10.1051/rphysap:01986002102012100

Transport dans la couche d'inversion d'un transistor MOS. Utilité du formalisme de Kubo-Greenwood

G. Ghibaudo

Laboratoire de physique des composants à semiconducteurs, ERA-CNRS 659, ENSERG, 23, avenue des Martyrs, 38031 Grenoble Cedex, France

Abstract
A study of the electronic transport in MOS transistor inversion layers is presented. The use of the Kubo-Greenwood formalism allow the possibility to explain the global behaviour of the transport coefficients (conductivity, mobility, ...)from the weak inversion regime (non degenerate) to the strong inversion one (degenerate) over a wide range of temperature. In particular, it is shown that physic phenomena arising from miniaturization and/or low temperature working such as the quantification of the inversion layer or the carrier localization, are of first importance for the determination of the transport coefficients of MOST inversion layers. The account of such phenomena into the modelling of MOST working, is thus greatly desirable, even at temperatures close to room ones.

Résumé
Une étude du transport électronique dans la couche d'inversion d'un transistor MOS est présentée. L'utilisation du formalisme de Kubo-Greenwood rend possible l'explication du comportement global des coefficients de transport (conductivité, mobilité, ...) du régime d'inversion faible au régime d'inversion forte sur une gamme étendue de température. En particulier, il est montré que des phénomènes physiques découlant de la miniaturisation et/ou d'un fonctionnement à basse température, tels que la quantification de la couche d'inversion ou la localisation des porteurs, sont de première importance en ce qui concerne l'évaluation des coefficients de transport dans la couche d'inversion de T.MOS. La prise en compte de ces phénomènes lors de la modélisation du fonctionnement de T.MOS, est donc fortement souhaitable, même pour des températures proches de l'ambiante.

PACS
7220J - Charge carriers: generation, recombination, lifetime, and trapping semiconductors/insulators.
7340Q - Electrical properties of metal insulator semiconductor structures.
2530F - Metal insulator semiconductor structures.

Key words
carrier mobility -- electrical conductivity of crystalline semiconductors and insulators -- inversion layers -- metal insulator semiconductor devices -- inversion layer -- MOS transistor -- Kubo Greenwood formalism -- electronic transport -- global behaviour -- transport coefficients -- conductivity -- mobility -- weak inversion regime -- strong inversion -- degenerate -- miniaturization -- low temperature working -- carrier localization -- MOST inversion layers