Thèse soutenue

Mécanismes de base dans la co-implantation hélium - hydrogène du silicium

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Auteur / Autrice : Nicolas Daix
Direction : Alain Claverie
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Nanophysique
Date : Soutenance en 2009
Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

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Résumé

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Parmi les matériaux de base utilisés en microélectronique, le SOI (silicium sur isolant), fabriqué par la technologie Smart CutTM, a réussi à tirer son épingle du jeu. Cette technologie enchaîne plusieurs étapes clés, dont l'une est l'implantation ionique d'hydrogène. Pour des raisons économiques, l'utilisation d'hydrogène à forte dose a été remplacée par une co-implantation hélium / hydrogène. La co-implantation est un " système " complexe, récent et donc relativement peu compris. Nous avons proposé un scénario décrivant la transformation des platelets en microfissures puis en onde de fracture. Les populations de défauts croissent en moyenne selon un mûrissement d'Ostwald, mais une faible partie des défauts interagit par coalescence. Nous avons trouvé un critère d'interaction basé sur la taille des défauts et la distance les séparant. Nous avons testé et validé la spectroscopie Raman comme technique permettant d'identifier les complexes hydrogénés mis en jeu après implantation et en cours de recuit. Nous avons ainsi pu vérifier l'étape de nucléation des platelets dans plusieurs conditions d'implantation. Nous avons montré que la redistribution de l'hélium est essentiellement due à la diffusion et au piégeage de l'hélium sur les platelets générées par l'implantation d'hydrogène, à l'aide d'un modèle physique simple. La réduction de dose spectaculaire de la co-implantation par rapport à l'implantation standard d'hydrogène provient majoritairement du fait que l'hélium est un gaz monoatomique, contrairement au dihydrogène. Nous avons également montré que le retard sur les cinétiques de fracture avec l'ordre d'implantation inversé est un effet purement balistique