Etude de la sensibilité et de la résolution en profondeur lors de l'analyse par spectrométrie de masse des ions secondaires : application à la silice et au silicium

par Gilles Prudon

Thèse de doctorat en Electronique -Dispositifs de l’Électronique Intégrée

Sous la direction de Jean-Claude Dupuy.

Soutenue en 1990

à Lyon, INSA , en partenariat avec LPM - Laboratoire de Physique de la Matière (laboratoire) .


  • Résumé

    La Spectrométrie de Masse des Ions Secondaires (SIMS) est une technique d'analyse de choix pour la microélectronique actuelle: la pulvérisation d'un solide, couplée à l'analyse des ions secondaires, constitue le meilleur compromis entre la sensibilité et la résolution en profondeur. En effet, la VLSI (Very Large Scale Integration) utilise des motifs dont la dimension latérale devient nettement inférieure au micromètre, ce qui induit parallèlement une réduction importante dans l'épaisseur des couches, qui devient de l'ordre de quelques nm. La recherche de la meilleure sensibilité nous à conduit à analyser la transmission du dispositif optique du micro analyseur ionique CAMECA IMS 3F, que nous avons ainsi pu utiliser dans les meilleures conditions pour l'étude systématique du rendement utile d'espèces implantées dans le silicium. La résolution en profondeur a fait l'objet d'une approche expérimentale et d'une approche théorique. Nous avons pu disposer d'échantillons bien adaptés à cette étude : des structures bi-couches de silice obtenues par oxydation séquentielle en oxygène 16, puis 18, nous ont servi de marches pour les isotopes 16 et 18 de l'oxygène dans une matrice homogène de silice. Les atomes minoritaires ont été étudiés sur du silicium implanté à très basse énergie en cours d'épitaxie, ce qui nous a donné des structures en quasi-dirac. Nos résultats portent principalement sur la détermination de la fonction de résolution, qui est à la base de toute procédure de convolution-déconvolution, mais aussi sur l'analyse des ions polyatomiques, mettant en évidence la prépondérance du mixage collisionnel dans la silice. Nous avons tenté de modéliser le mixage collisionnel par une approche diffusionnelle: à partir des dégâts d'implantation" caractéristiques du couple ion primaires/cible, il est possible d'attribuer aux atomes cible un pseudo coefficient de diffusion local, directement lié aux déplacements engendrés localement par les cascades de collisions. En intégrant l'érosion et la pulvérisation préférentielle, notre modèle permet de calculer la modification du profil interne en cours d'analyse et le profil externe mesuré. Il nous a permis de dégager les grandes tendances relatives à l'élargissement et à la forme des profils, en particulier à leur asymétrie, qui sont en accord avec les résultats expérimentaux.

  • Titre traduit

    = [Study of sensitivity and depth resolution during analysis by secondary ion mass spectrometry : applications to silicon and silica]


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  • Détails : 1 vol. (196p.)
  • Notes : Publication autorisée par le juryDonnées extraites des formulaires d'enregistrement des thèses soutenues
  • Annexes : Bibliogr. p.

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  • Cote : C.83(1211)

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  • Cote : MF-1989-PRU
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