Epitaxie et dopage in situ de films et d’hétéro structures Si/Si 1-X GeX en phase vapeur : : application aux transistors bipolaires

= Epitaxy and in-situ doping of Si and Si1-xGex films and heterostructures by rapid thermal chemical vapor deposition: : application to bipolar transistors

• Auteur / Autrice : Patricia Warren
• Direction : Alain Nouailhat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPM - Laboratoire de Physique de la Matière (1961-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

MOS (électronique)

Transistors

Silicium -- Alliages

Dépôt chimique en phase vapeur

Résumé

Une des applications les plus intéressantes du système silicium-germanium est le Transistor Bipolaire a Hétérojonction, et ce d'autant plus que l'on peut fabriquer ce transistor, dans une technologie fiable et bon marche, la technologie MOS silicium des années 90. D'un autre côté, la forte mobilité des porteurs libres confines dans ses zones non dopées, fait du transistor MOS a modulation de dopage ou MODFET un autre dispositif très attractif. Dans ce travail, nous avons développe l'épitaxie, en vue de ces deux applications, tout en tenant compte des contraintes apportées par l'introduction de cette nouvelle étape d'épitaxie dans la filière technologique pré-existante. Dans un premier temps, nous avons étudié la croissance du silicium et des alliages SiGe dilues (faible teneur en Ge) contraints sur silicium, ainsi que le dopage bore in-situ (type p) de ces semi-conducteurs, en vue de ces applications. Nous avons ensuite étudié la croissance des alliages SiGe plus riches en germanium et relaxe, ainsi que le dopage in-situ de type n (phosphore) de tous ces semi-conducteurs, pour leurs applications dans les transistors bipolaires et n-MODFET. La réalisation de pseudo-substrats SiGe relaxes a permis en outre d'étudier la croissance du silicium sous tension biaxiale. Enfin, parallèlement à ces études, nous avons tenté de résoudre les problèmes spécifiques posés par l'introduction de ces nouveaux matériaux dans la filière BiCMOS 0,7m développée au CNET.

The Heterojunction Bipolar Transistor is one of the most interesting applications of the silicon-germanium material system, particularly when manufactured in the "cheap and reliable" silicon MOS technology of the 90's. Another promising device obtained from Si-Ge system is the MODFET transistor with its expected high mobility free carriers, due to their confinement in the undoped regions. In this work, we have developed epitaxial growth techniques for these devices, taking into account the stress generated by this additional epitaxial step introduced into an already existing technological process. The growth of silicon and stressed Si Ge alloys, both undoped and in-situ boron doped, has been studied for these applications. Relaxed SiGe alloys and the in-situ n-type phosphorous doping of all these materials were then studied, for their application in bipolar and n-MODFET transistors. Thanks to our understanding of the fabrication of relaxed Si Ge pseudo-substrates, we have been able to study silicon growth under tensile stress. Simultaneously, we have tried to solve the specific problems related to the introduction of these new materials into the BiCMOS 0. 7μm technology developed at CNET.