Propriétés physico-chimiques et précipitation de l’oxygène dans le silicium : : modifications induites par le recuit rapide isotherme et application au gettering interne

= Physico-chemical properties and precipitation of oxygen in silicon: : modifications induced by rapid thermal annealing and application to internal gettering.

• Auteur / Autrice : Catherine Maddalon
• Direction : Daniel Barbier
• 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

Recuit thermique rapide

Spectroscopie infrarouge

Silicium

Résumé

Les propriétés de l'oxygène dans le silicium, lors de différents traitements thermiques utilisés pour la fabrication des circuits intégrés, sont étudiées. Tout d'abord, la modification des grandeurs physico-chimiques associées, lors d'un recuit rapide isotherme, est mise en évidence par analyse nucléaire. La diffusion est augmentée et la solubilité limite diminue. De plus l'apparition d'un palier sur le profil d'exodiffusion de l'oxygène pour de courtes durées sous argon hydrogénée est signalée. Les chemins de précipitation de l'oxygène sont étudiés, principalement par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. Deux chemins de précipitation ont lieu simultanément: la formation des plaquettes et la croissance de précipités sphériques. Cette dernière serait favorisée par un recuit rapide isotherme préalable. Au cours d'un cycle de gettering interne, le même effet apparaît. Un recuit rapide isotherme introduirait une sursaturation de lacunes, qui augmenterait le coefficient de diffusion de l'oxygène et stabiliserait les embryons à l'origine des précipités sphériques. Ainsi, l'inhibition du gettering interne du chrome par ce type de recuit serait due à une modification du chemin de précipitation de l'oxygène. Enfin, cette étude fait apparaître l'effet complexe de l'hydrogène, au cours des traitements thermiques, sur les propriétés de l'oxygène.

The properties of oxygen in silicon during various thermal treatments, used for the fabrication of integrated circuits, are studied. First nuclear analyses show a modification of physico-chemical parameters of oxygen during rapid thermal annealing. The diffusion coefficient is enhanced, and the solubility decreases. Moreover, a level is observed in the outdiffusion profile of oxygen, for small durations under a hydrogenated ambient. The oxygen precipitation paths are studied, mainly thanks to Fourier transform infrared spectrometry. To simultaneous paths are available : the formation of the platelets and the growth of spherical precipitates. This latter is predominant when a rapid thermal annealing is prior applied. During an internal gettering process, the same effect is observed. The rapid thermal annealing may introduce a sursaturation of vacancies which would increase the diffusion coefficient and stabilize embryos for spherical precipitates. Thus, the inhibition of internal gettering of chromium by rapid thermal annealing would be due to a modification of oxygen precipitation path. Finally, the complex effect of hydrogen on the properties of oxygen during thermal treatments is shown.