Précipitation du bore dans le silicium implanté et redistribution du bore et platine lors de l’Inter-diffusion réactive dans les films minces nickel/silicium

Boron precipitation in doped silicon and boron and platinium redistribution during the reactive diffusion in nickel/silicon thin films.

• Auteur / Autrice : Oana Cojocaru-Mirédin
• Direction : Didier Blavette, Dominique Mangelinck
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Science des matériaux
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transistors en couches minces

Silicium -- Alliages

Nickel -- Couches minces

Couches diélectriques

Résumé

Ce travail de thèse est constitué de deux grandes parties. Dans la 1ere partie, nous avons étudié la redistribution du bore dans le silicium (001), à l’ambiante et après recuit thermique, à l’aide de la sonde atomique tomographique (SAT), la microcopie électronique en transmission (MET) et la spectrométrie de masse d’ions secondaires (SIMS). Pour cette étude, le silicium a été fortement implanté en bore. La concentration en B dans le Si peut alors dépasser la limite de solubilité. On est donc dans le cas d’un système sursaturé. Dans ce cas, nous avons observé qu’à la formation de défauts (BIC’s, défauts {113} etc…) s’ajoute la germination d’amas riches en B ou même la précipitation d’une nouvelle phase après recuit thermique. Dans la deuxième partie, nous avons étudié la redistribution du B et du Pt dans le NiSi, utilisé lors de la miniaturisation des transistors MOS afin de réduire la résistance de contact. A part l’accumulation du bore à l’interface NiSi/Si et à la surface de NiSi, nous avons observé, la précipitation du bore dans le monosiliciure de nickel, pour un recuit à 450°C. En revanche, pour le platine nous n’observons plus un phénomène de précipitation. Il a plutôt tendance de ségréger aux interfaces à 290°C (observation du « phénomène de chasse-neige »), tandis qu’au delà de 350°C, le Pt s’accumule majoritairement dans la phase NiSi.

This work is composed by two parts. In the first part, we have studied the boron redistribution in silicon (001), at room temperature and after annealing, thanks to atom probe tomography (APT), transmission electron microscopy (TEM) and secondary ion mass spectrometry (SIMS). For this study, the silicon was strongly doped with boron. Thus, the concentration of B in Si can exceed the solubility limit. It is therefore in the case of a supersaturated system. In this case, aside the formation of defects (BIC's, {113} defects etc. . . . ), we have observed the germination of boron rich clusters and even the formation of a new phase, after thermal annealing. In the second part of this thesis, we studied the boron and platinum redistribution in NiSi, used in the miniaturization of MOS transistors in order to reduce the contact resistance. Aside the boron segregation at NiSi/Si interface and close to NiSi surface, we have observed the boron precipitation in NiSi at 450°C. On the other hand, in the platinum case we didn’t observe precipitation phenomena. In fact, the platinum segregates rather at the interfaces at 290°C, whereas at 350°C most of platinum accumulates in NiSi phase.