Thèse soutenue

Analyse ultime par Spectrométrie de Masses des Ions Secondaires des matériaux de la microélectronique avancée : contribution à l'interprétation des profils de bore dans le silicium
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Auteur / Autrice : Nicolas Baboux
Direction : Jean-Claude Dupuy
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Dispositifs de l'Electronique Intégrée
Date : Soutenance en 2001
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

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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La Spectrométrie de Masse des Ions Secondaires (SIMS) est une méthode d'analyse élémentaire qui, de part sa sensibilité et sa bonne résolution en profondeur, est une méthode de choix pour la caractérisation élémentaire des matériaux de la microélectronique. Cependant, la réduction rapide et continue des dimensions des dispositifs avancés de cette filière impose un cahier des charges de plus en plus éxigeant. La mise en œuvre de l'analyse SIMS prend alors un caractère ultime. Nous avons procédé à la mise en évidence et à l'interprétation de certains artefacts instrumentaux et montré qu'ils sont pour une grande part à l'origine des problèmes de reproductibilité. Bien sûr, la résolution en profondeur doit être améliorée drastiquement. L'évolution des paramètres de la fonction de résolution en profondeur a été étudiée de façon rigoureuse dans le cas du bore dans le silicium. Dans les conditions accessibles les plus favorables, la résolution atteinte est de l'ordre du nanomètre, soit quelques couches atomiques. D'autre part, le régime transitoire, correspondant aux premiers instants de l'érosion ionique, ne peut plus être négligé dans le contexte : une partie conséquente des profils d'intéret peut y résider, rendant leur quantification difficile, et l'effet intégral de ce processus peut conduire à un décalage systématique de l'échelle des profondeurs. Nous avons démontré que l'analyse SIMS sous soufflage permet une mesure précise de la dose des profils dans cette région, bien qu'ils subissent une distorsion importante. Il a été de plus établi que la précision absolue de l'échelle des profondeurs est meilleure que le nanomètre. Enfin, la recherche des conditions d'analyses optimales en terme de résolution en profondeur peut être compromise par l'apparition de rugosités à la surface de l'échantillon, dont les conséquences sur l'analyse ont été étudiées de façon quantitative. Le domaine des conditions d'analyses adéquates a été déterminé dans le cas du soufflage d'oxygène.