Caracterisation électrique d'oxydes de grille pour des technologies CMOS submicroniques

par Bruno Garcin

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Pierre Pinard.


  • Résumé

    Cette étude s'inscrit dans le cadre de l'utilisation d'oxydes de grille pour des technologies CMOS submicroniques de 0,7 à 0,35 micromètres, soit des épaisseurs inférieures à 15 nanomètres. Les paramètres technologiques de l'oxydation thermique ont été étudiés pour déterminer les conditions optimales de croissance d'oxydes dans des fours classiques. Une température de 900-925 degrés Celcius et une dilution de 50 pourcent d'oxygène dans de l'azote permettent d'obtenir des oxydes d'excellente qualité, tout en contrôlant efficacement la croissance de ces films. L'oxyde thermique peut être utilisé dans les filières submicroniques jusqu'à des épaisseurs d'oxyde de 8 nanomètres. Un modèle a été proposé pour rendre compte des mesures de micro-rugosité par Microscopie à Force Atomique (AFM) en fonction des paramètres d'oxydation. Cette étude a permis de souligner les étapes critiques de la première partie d'une filière CMOS 0,7 micromètres pour l'oxyde de grille. Les implantations d'ajustement et d'antiperçage ne Gloivent pas être réalisées à travers l'oxyde de grille; de même il faut supprimer toutes les étapes séparant la croissance de l'oxyde du dépôt de la grille en polysilicium. L'optimisation du procédé d'isolation est primordiale pour la qualité de l'oxyde. Les potentialités du Poly Buffered Locos ont été mises en évidence pour remplacer le LOCOS dans les filières 0,5 micromètres. L'utilisation de grilles N+fP+ ne pose pas de problèmes pour l'oxyde de grille des transistors NMOS. Par contre, la diffusion du bore contenu dans la grille des transistors PMOS doit être prise en compte au niveau de la définition du bilan thermique de la fin de la filière. Le recuit rapide d'activation des dopants n'apporte pas de modifications importantes par rapport à un recuit en four classique, excepté les phénomènes liés à une température plus importante. Les limites du procédé TiSi2 ont été définies pour conserver l'intégrité de l'oxyde de grille.

  • Titre traduit

    = Electrical characterization of Gate oxides for submicron CMOS technologies


  • Résumé

    Aim of this research is to study the use of gate oxides for 0. 7 to 0. 35 micrometer~ CMOS technologies. Technological parameters of thermal oxidation have been studied in order to optimize the growth of thin oxides in furnaces. A temperature from 900-925 Celsius degree and a 50 percent oxygen dilution allow the growth of high quality oxides. Thermal oxide as thin as 8 nanometres can be used in sub-micron technologies. A model was proposed to explain micro roughness results obtained by Atomic Force Microscopic (AFM), depending on oxidation parameters. In this study, critical steps of a front-end process were enlighten. Threshold adjustment and antipunchthrough implantation must not be done throughout the gate oxide. As well, every process steps between the gate oxide growth and the poly-silicon gate deposition have to be suppressed. The optimisation of the isolation process is very important for the gate oxide quality. Poly Buffered Locos seems to be appropriate to replace Locos in sub micron technologies. N+fP+ gates do not create reliability problems on NMOS transistors gate oxides. However, boron diffusion enhanced by the high temperature is a major problem for thin gates oxides on PMOS transistors. The Rapid Thermal Activation (RTA) does not differ very far from furnace activation except the higher temperature incidences. TiSi2 salicide process limits have been defined in arder to preserve gate oxide integrity. .

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Informations

  • Détails : 1 vol. (153 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(1496)
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