CO du GIP CNFM, Paris, 26 Novembre 2009

Mesure des coefficients de diffusion Mesure des coefficients de diffusion de l’arsenic dans le Nide l’arsenic dans le Ni22Si Si

polycristallinpolycristallin

IM2NP – Marseille :IM2NP – Marseille : I. Blum, A. Portavoce, D. Mangelinck, R. Daineche, K. Hoummada, J. I. Blum, A. Portavoce, D. Mangelinck, R. Daineche, K. Hoummada, J.

Bernardini Bernardini

MFA – Budapest : MFA – Budapest : J.L. LábárJ.L. Lábár

CEA–LETI Grenoble : CEA–LETI Grenoble : V. CarronV. Carron

I. Objectif de l’étude

Objectif :

1) Nettoyage pré-dépôt

2) Dépôt du métal 3) Recuit rapide (RTA1)

4) Retrait sélectif de métal

Source Drain

Si

Ni2SiGate

5) RTA2 : formation de NiSi

Pourquoi la diffusion des dopants dans les siliciures est importante ?

Les siliciures sont utilisés pour réduire la résistance de contact.

Siliciure utilisé actuellement : NiSi

Il est formé par le procédé SALICIDE (Self ALigned silICICDE).

NiSi

1. Formation de Ni2Si à l’interface

2. Formation de NiSi à l’interface

I. Objectif de l’étude

Ni Si

Ni2Si

NiNi2Si SiNi2Si

NiSi

Ni2SiNiSi Si

Diffusion + différence de solubilité entre les phases

=Redistribution

1021

1020

1019

1018

1017

Depth (nm)

K.Hoummada et al., Micro. Eng. 83(2006) pp. 2264-2267

Accumulation

Une accumulation à l’interface permet d’améliorer les propriétés électriques de la structure siliciure silicium

Des données sur la diffusion et la solubilité des dopants dans Ni2Si et NiSi sont nécessaires

Mesure des coefficients de diffusion de As dans Ni2Si

Redistribution des dopants

II. Mesure des coefficients

• Formation d’une couche de Ni2Si polycristallin

Echantillons de Ni2Si implantés en As

SiO2SiO2 Ni2Si Si

1. Echantillons 2. Mesures de profils concentration

Grains

Joints de grains

Microscopie électronique en transmission (MET)

Spectrométrie de Masse d’Ions Secondaires (SIMS)

• Observation de la diffusion après recuit

650°C

II. Mesure des coefficients

Simulations de diffusion en 2D par la méthode des élements finis

Interface

Interface

As implanté

Volume

1 joint de grain

Diffusion dans un film mince polycristallin à grains colonnaires

• Diffusion lente en volume et rapide aux joints de grain

3. Modèle 4. Simulations de diffusion

• Mesure des paramètres d’Arrhénius

II. Mesure des coefficients

Projection des distribution en 2D et fit des profils mesurés

• Détermination des coefficients de diffusion en volume et aux joints de grain

Détermination de la dépendance en température des coefficients

5. Fits des profils et mesures de coefficients…

6. … à différentes températures

Préparation d’échantillons de Ni2Si polycristallin implantés en As

Observation de la diffusion de l’As Utilisation d’un modèle expliquant la forme des profils de concentration Comparaison des profils mesurés à des simulations 2D

Perspectives :

• Même étude pour le siliciure NiSi

• Mêmes mesures pour d’autres éléments diffusion du Bore…

• Etude de la solubilité et observation de la redistribution Sonde Atomique Tomographique

III. Conclusion

Mesure des coefficients de diffusion de l’As en volume et aux joints de grains de Ni2Si

Meilleure compréhension de la redistribution des dopants lors de la formation des siliciures de Ni

Elaboration d’un modèle de redistribution

Observations par Sonde Atomique TomographiqueObservations par Sonde Atomique Tomographique

exemple : Précipités riches en B dans NiSiexemple : Précipités riches en B dans NiSi