Contribution à la modélisation de la diffusion des dopants en fortes concentrations dans le silicium

Contribution To The Modelling Of High Concentration Dopant Diffusion In Silicon

• Auteur / Autrice : Eric Vandenbossche
• Direction : Michel Lannoo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Silicium

Diffusion (physique)

Amorphisation

Résumé

Les phenomenes de diffusion des dopants dans le silicium ont une importance grandissante dans les technologies actuelles et futures. En effet, les budgets thermiques diminuent avec les dimensions des dispositifs, et des phenomenes de diffusion transitoire apparaissent lors de la fabrication de jonctions ultra-courtes p#+/n et n#+/p. Ce memoire traite essentiellement des mecanismes de diffusion, bases sur les reactions entre dopants et defauts ponctuels, lesquels sont les interstitiels (atomes de silicium en site interstitiel) et les lacunes (site substitutionnel vacant). La sursaturation des defauts ponctuels, generee au cours des etapes technologiques (bombardements ioniques, oxydations, nitrurations), gouverne la diffusion transitoire des dopants. Un modele general de diffusion des dopants, incluant l'ensemble des mecanismes entre dopants et defauts ponctuels en non-equilibre, constitue la base de cette etude. Ce modele est presente en detail pour l'arsenic, le phosphore et le bore. Trois applications sur la diffusion du bore et du phosphore sont presentees montrant clairement la contribution des defauts ponctuels a la diffusion transitoire de ces dopants observee experimentalement. L'originalite de ce manuscrit consiste en l'etude des phenomenes de diffusion en fortes concentrations, plus precisement appliquee au bore et dans des conditions de preamorphisation. En effet, le bore presente des phenomenes de diffusion anormaux beaucoup plus marques par rapport aux autres dopants. Trois axes d'etudes constituent le traitement presente dans ce memoire: a) modelisation des conditions initiales pour la simulation en terme de concentrations des defauts ponctuels et activation du profil de dopage implante, b) modelisation des effets des boucles de dislocations generees par les etapes d'amorphisation, ces dislocations jouent le role de puit pour les interstitiels, et c) modelisation de la precipitation du bore, par le phenomene de nucleation derive pour la premiere fois dans un modele general de diffusion.