Génération de seconde harmonique pour les matériaux semi-conducteurs et caractérisation d'interfaces

par Baydaa Obeid

Projet de thèse en Nano electronique et nano technologies

Sous la direction de Irina Ionica et de Lionel Bastard.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal , en partenariat avec Institut de Microélectronique, Electromagnétisme et Photonique - Laboratoire d'hyperfréquences et de caractérisation (laboratoire) et de COMPOSANTS CMOS AVANCES SILICIUM ET SOI (equipe de recherche) depuis le 01-11-2019 .


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est de développer une méthode de caractérisation innovante pour les multicouches de diélectriques à haute k utilisés pour la passivation au silicium. La méthode utilise la génération de seconde harmonique (SHG), qui est un phénomène d'optique non linéaire. La particularité du SHG généré par les matériaux centrosymétriques (tels que Si, Al2O3, HfO2 ...) est que le signal, provenant principalement des contributions des interfaces, est très sensible au champ électrique qui y est présent. Pour les capteurs d'image, une qualité d'interface élevée et une passivation par effet de champ sont requises et peuvent être mesurées par le SHG. Les objectifs de cette thèse nécessitent deux éléments clés: (1) la déconvolution des phénomènes de propagation optique afin d'accéder aux propriétés électriques de l'interface et (2) l'étalonnage du SHG à l'aide d'autres mesures électriques telles que la capacité en fonction de la tension sur des structures fabriqué en salle blanche.

  • Titre traduit

    Second-harmonic generation for semiconductor materials and interfaces characterization


  • Résumé

    The objective of this PhD is to develop an innovative characterization method for multi-layers of high-k dielectrics used for silicon passivation. The method uses the second-harmonic generation (SHG), which is a non-linear optics phenomenon. The particularity of the SHG generated by centrosymmetric materials (such as Si, Al2O3, HfO2...) is that the signal, mainly coming from interfaces' contributions, is very sensitive to the electrical field present there. For image sensors, both high interface quality and field-effect passivation are required and both of them can actually be measured by the SHG. These objectives require two key elements to be handled in the PhD: (1) deconvolution of optical propagation phenomena in order to access electrical properties of the interface and (2) calibration of the SHG using other electrical measurements such as capacitance versus voltage on structures specifically fabricated in clean-room.