Contribution à l'étude des interfaces de soudure directe dans le silicium

Studies of silicon wafer direct bonding interfaces

• Auteur / Autrice : Mourad Benamara
• Direction : A. CLAVERIE
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

EBIC

Silicium -- Substrats

Joints de grains

Résumé

Afin de repondre de la faisabilite d'une filiere technologique de circuits integres de puissance basee sur la soudure directe sur silicium, des etudes preliminaires sont entreprises et montrent clairement que l'interface si/si n'est pas electriquement neutre. Apres avoir mis au point une procedure experimentale pour realiser des interfaces si/si de facon reproductible, nous avons etudie l'interface de soudure d'un point de vue physique et electrique. La microscopie electronique en transmission montre que la structure de ces interfaces est ainsi constituee de deux reseaux de dislocations qui permettent de rattraper exactement la desorientation relative des deux cristaux. Le premier bidimensionnel est constitue de dislocations de type purement vis organisees en reseau carre et permet de rattraper la composante de torsion (jusqu'a 15) entre les deux plaquettes. Le second est un reseau de dislocations a 60 qui compense une faible composante de flexion. Les profils de densite de porteurs au niveau de l'interface (mesures par spreading resistance) demontre que l'interface si/si est le siege de charges positives dont la densite est etroitement liee a la densite de defauts presents a l'interface. Les origines physiques possibles de ces charges sont discutees et sont les dislocations de desorientation, les precipites (pp) de silice (etats donneur a l'interface pp/matrice silicium) dont la densite croit avec la desorientation, et des clusters sio#x de type donneur ou double-donneur dont la cinetique de formation est favorisee par la presence du carbone. Par ailleurs, les mesures de courant ebic (electron beam induced current) demontrent que l'utilisation de plaquettes fz permet de reduire considerablement l'activite recombinante de ces interfaces. D'une facon generale, ce travail demontre que l'optimisation des proprietes electriques de ces interfaces requiert l'utilisation de plaquettes fz et passe par le controle de leur desorientation lors de l'assemblage