Amélioration de la résolution en profondeur de l'analyse SIMS par déconvolution : algorithmes spécifiques et application aux couches dopées ultra-minces de la micro-électronique silicium

= Improvement of the depth resolution in SIMS analysis by deconvolution : specific algorithms and application to ultra-thin doped layers of the silicon micro-electron

• Auteur / Autrice : Gérard Mancina
• Direction : Jean-Claude Dupuy, Rémy Prost
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dispositifs de l’électronique intégrée
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CREATIS - Centre de Recherche et d'Application en Traitement de l'Image et du Son, UMR5515 (Lyon, Rhône1995-2006) - LPM - Laboratoire de Physique de la Matière (1961-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie -- Déconvolution

Résumé

Dans le contexte de l'analyse par Spectrométrie de Masse des Ions Secondaires (SIMS) , l'amélioration de la résolution en profondeur d'un profil de concentration est une nécessité, celle-ci étant insuffisante pour la caractérisation des jonctions abruptes et des monocouches. L'instrumentation atteignant ses limites, nous avons opté pour une amélioration de la résolution par une technique numérique de traitement du signal, la déconvolution. Celle-ci permet la restauration partielle ou complète des caractéristiques géométriques des structures analysées. Notre approche débute par l'étude de la réponse impulsionnelle du système dégradant et des caractéristiques de l'analyse par SIMS du bore dans le silicium qui seront intégrées dans les équations lors de la résolution de ce problème inverse. Les techniques classiques de déconvolution sont abordées avant la présentation d'une nouvelle méthode, intégrant plusieurs types d'information sur la solution recherchée : positivité et régularité de la solution, modèle numérique décrivant les caractéristiques locales de la solution. Les simulations nous montrent qu'il est possible d'obtenir un gain de résolution en profondeur supérieur à 7 pour l'analyse des monocouches. Lors de l'analyse de profils réels, le gain de résolution en profondeur obtenu sur des deltas-dopage de bore dans du silicium est alors de 3 à 5 selon les conditions expérimentales.

In Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) analysis, the depth resolution of a concentration profil is sufficient for the caracterisation of sharp junctions and monolayers. The instrumentation having reached its limits, we improve the resolution by a numerical signal processing technique : the deconvolution. Deconvolution allows the partial or complete restoration of the geometrical caracteristics of the analysed structures. Our approach begin with the study of the impulse response of the instrumentation and of the boron in silicon analysis caracterisatics, which will be integrated in the equations when resolving this inverse problem. The classifical deconvolution techniques are first considered. Then a new approach is proposed, including several types of information on the search solution : positivity and regularity of the solution, numerical model describing the local caracteristics of the solution. The simulation show that the depth resolution gain can be greater than 7 in the monolayers analysis. For real profiles analysis, the gain of depth resolution on delta doping layer is 3 or 5 according to the experimental conditions.