Caractérisation des propriétés de surface du silicium par analyse de charges : méthode SCP (Surface Charge Profiler)

• Auteur / Autrice : Adrien Danel
• Direction : Georges Kamarinos
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Micro-électronique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Grenoble INPG en cotutelle avec Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Etat condense

Structure electronique. Proprietes electriques. Magnetiques et optiques

Recombinaison porteur charge

Recombinaison superficielle

Duree vie porteur charge

Dopage

Impurete peu profonde

Methode mesure

Methode non destructive

Methode dielectrique

Charge espace

Charge superficielle

Contamination

Monitorage

Materiau semiconducteur

Silicium

Etude experimentale

Si

Résumé

Les methodes de caracterisation sans contact sont d'un interet evident pour l'industrie du semiconducteur, offrant des possibilites de suivi direct de la production. Les outils de mesure des proprietes electriques du silicium sont une alternative serieuse aux methodes classiques lentes et couteuses (tests electriques et analyses chimiques spectroscopiques). La methode scp d'analyse de charges (surface charge profiler) est parfaitement adaptee aux exigences de la production en proposant des cartographies reellement non destructives de la charge nette de surface, du dopage de proche surface, et de la duree de vie de recombinaison des porteurs en surface. Les objectifs de ce travail sont la recherche, le developpement et la validation d'applications de la methode scp. Dans la mesure ou les grandeurs analysees sont des proprietes electriques du silicium qui ne sont pas toujours une image directe des procedes caracterises, deux approches de l'utilisation du scp sont possibles : mesures en relatif et quantification. Notre travail se decompose en trois parties principales. Nous avons tout d'abord etudie le principe de mesure du scp afin d'en connaitre les limites, la precision et les avantages selon les applications. Dans une deuxieme partie nous avons exploite la situation ou la surface des plaques est en regime d'inversion. Les mesures scp sans contact permettent alors de calculer le dopage net moyen de proche surface. Les applications principales sont la quantification de la resistivite et la qualification des procedes d'epitaxie. La troisieme partie de ce travail est consacree au suivi des procedes de fabrication de la micro-electronique par des mesures scp. Nous avons mis en evidence la tres bonne sensibilite de la methode aux contaminations metalliques. Les liens entre proprietes electriques de surface du silicium et caracteristiques physico-chimiques des plaques ont ete etudies pour les differentes applications de la methode scp validees durant ce travail.