Hétéroépitaxie latérale de germanium sur silicium oxydéApplication au MOSFET tout germanium sur isolant

Lateral heteroepitaxial growth of germanium on oxided silicon for MOSFET application

• Auteur / Autrice : Vincenzo Davide Cammilleri
• Direction : Daniel Bouchier, Vy Yam
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Silicium

Épitaxie

Germanium

Résumé

Des structures du type « germanium sur isolant » sont intéressantes pour le développement de la microélectronique vers le transistor à effet de champ « ultime ». L’objet de cette thèse porte sur l’épitaxie latérale de Ge à partir du germe de Si de taille nanométrique sur l’intégration de couche de Ge sur silice sur substrat de silicium standard. La croissance est réalisée par la technique UHV-CVD (dépôt chimique en phase vapeur ultra-vide). Une étude préliminaire sur silicium oxydé chimiquement a montré que des cristaux monocristallins facettés de Ge se développent latéralement en formant un angle de 125° avec la couche de silice. Pour permettre la croissance latérale sur silice thermique parfaitement contrôlée en épaisseur et en position, nous avons développé un procédé basé sur le procédé LOCOS (LOCalized Oxidation of Silicon) de façon à obtenir des ouvertures de quelques dizaines de nanomètres de large entourant un couche de silice. Le développement latéral des cristaux de Ge dépend fortement de l’orientation des germes de nucléation. Des analyses par microscopie électronique en transmission en haute résolution et par diffraction de rayons X montrent que les cristaux de Ge sont monocristallins et totalement relaxés. L’interface entre le silice et le Ge ne comporte pas de défaut. La coalescence de cristaux de Ge formés à partir de germes différents n’engendre pas la formation de joint de grain. Les dislocations observées sont essentiellement localisées à la zone de germination. Il est possible d’aplanir la surface par polissage mécano-chimique, ce qui ouvre des perspectives d’intégration hétérogène du matériau dans la filière Si.