Study of Thermal Oxidation of SiGe for Advanced CMOS FD-SOI Technologies

Résumé : La réduction continue des dimensions des transistors depuis les années 60 est à l’origine de l’explosion des usages de l’électronique. Toutefois, la réduction des dimensions à l’échelle nanométrique s’accompagne de nouvelles difficultés qui tendent à limiter les gains des transistors en termes de performances et de consommation.Afin de surmonter ces obstacles et maintenir cette dynamique, des canaux à base de nouveaux matériaux à forte mobilité et de nouvelles architectures de transistors sont désormais utilisées ou à l’étude. L’intérêt de films SiGe contraint en compression sur isolant (SGOI: SiGe-On-Insulator) ultra-minces est double : ils bénéficient de la forte mobilité des trous du SiGe contraint en compression ainsi que du meilleur contrôle électrostatique des structures dites « sur isolant ». Des films SGOI présentant une forte concentration en Ge et une importante contrainte peuvent être fabriqués par une technique industrielle appelée condensation. Cette technique repose sur deux processus simultanés : l’oxydation thermique et sélective du SiGe (seul le Si est oxydé) et l’inter-diffusion du SiGe entre l’oxyde thermique et l’oxyde enterré qui se comporte comme une barrière à la diffusion.L’utilisation de cette technique dans un environnement industriel nécessite de relever deux défis : maîtriser les mécanismes et la cinétique d’oxydation, et atteindre les plus fortes contraintes et qualités cristallines pour lesfilms SGOI.La cinétique de plusieurs procédés d’oxydation industriels et pertinents au regard des besoins technologiques actuels est étudiée à l’aide d’une nouvelle méthodologie d’analyse quantitative. Nous établissons une corrélationentre le coefficient de diffusion de l’espèce oxydante, qui détermine la cinétique d’oxydation, la concentration en Ge à l’interface d’oxydation, et la densité de l’oxyde mesurée par réflectivité de rayons X sur une ligne desynchrotron.Puis, nous avons fabriqué des films SGOI présentant des concentrations en Ge jusqu’à 80%. Nous discutons l’évolution de la contrainte de ces films en fonction des paramètres du procédé et des niveaux de contrainte. Enfin,nous mettons en évidence les effets du procédé de condensation sur la qualité cristalline du film SiGe aux interfaces avec les oxydes grâce à l’effet de canalisation d’une technique de rétrodiffusion d’ions à moyenne énergie (MEIS : Medium Energy Ion Scattering)
Type de document :
Thèse
Electric power. Université Grenoble Alpes, 2018. English. 〈NNT : 2018GREAI018〉
Liste complète des métadonnées

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01809031
Contributeur : Abes Star <>
Soumis le : mercredi 6 juin 2018 - 12:54:26
Dernière modification le : mercredi 20 février 2019 - 12:40:06

Fichier

ROZE_2018_archivage.pdf
Version validée par le jury (STAR)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01809031, version 1

Collections

Citation

Fabien Rozé. Study of Thermal Oxidation of SiGe for Advanced CMOS FD-SOI Technologies. Electric power. Université Grenoble Alpes, 2018. English. 〈NNT : 2018GREAI018〉. 〈tel-01809031〉

Partager

Métriques

Consultations de la notice

760

Téléchargements de fichiers

325