Optimisation des conditions du recuit rapide isotherme sur substrats InP encapsulés InGaAs pour application aux composants avancés
par Abd-Ed-Daim Kadoun
Thèse de doctorat en Electronique
Sous la direction de André Laugier.
Soutenue en 1994
à Lyon, INSA , dans le cadre de École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon) , en partenariat avec LPM - Laboratoire de Physique de la Matière (laboratoire) .
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Résumé
Ce travail à débuté par une recherche des conditions optimales de recuit dans une machine à lampes à chambre de quartz (Addax R1000), en géométrie sandwich, ou en nacelle graphite revouverte de SiC, en vue de minimiser la dégradation par perte de phosphore. Il est montré qu'une couche de InGaAs épitaxiée par jet moléculaire (MBE) sur me substrat InP constitue une protection efficace contre la dégradation thermique du matériau. La dégradation résiduelle a été étudiée sur divers substrats non intentionnellement dopés (type n) et semi-isolants dopés Fe par caractérisation électrique C(V) et spectroscopie thermique capacitive (DLTS) et de photo courant (PICTS). Le résultat le plus marquant de cette étude, est l'apparition dans le matériau non dopé d'une zone appauvrie en porteurs libres en surface, et d'épaisseur variable selon la séquence des procédés subie par le matériau recuit, qui n'existe pas sur le substrat vierge. Un e compensationuniforme en volume est observée après croisement MB. Ces effects sont parfaitement corrélés avec l’apparition simultanée en forte concentration d'un niveau profond à Ec-0,63ev, classiquement identifié au niveau accepteur Fe3+/Fe2+ associé à Fe en site IN dans InP, corrélation confirmée par des mesures de spectroscopie optique (DLOS) et par analyse à la sonde ionique (SIMS). L'encapsulation InGaAs est enfin appliquée au recuit d'implantation pour les technologies MISFET. Un e redistribution de Fe corrélée aux profils des espèces implantées est observé
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Titre traduit
= Title : Sous-title
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Résumé
We started this work by are research on the optimised annealing conditions in a quartz chamber lamp furnace (Addax R1000) using a sandwich or a SiC-coated graphite cell configuration, in order to minimise the degradation due to phosphorus loss. We show that an MBE-epitaxial InGaAs layer grown onto InP substrate is an efficient protection against material thermal degradation. Capacitance-voltage measurements C(V) deep level transient spectroscopy (DLTS) and photo-induced current spectroscopy (PICTS) analysis were implemented for the purpose of investigating the residual degradation in non intentionally doped (n-type) and semi-insulating De-doped substrates. The most prominent result of this study is the appearance in the undoped material of a depletion surface region which is not observed in a virgin substrate and whose thickness depends on teh process sequencies underwent by the annealed substrate. An uniform carrier compensation is observed after MBE growth. Those effects are quite correlated to the appearance in a high concentration of an Ec-0,63eV deep level, classically identified with the Fe3+/Fe2+ acceptor level which is due to the Fe on In sites in InP. This correlation is confirmed by optical spectroscopy measurements (DLOS) and secondary ion mass spectrometry analysis (SIMS). Finally, the InGaAs encapsulation was applied to the post-implantation annealing in MISFET technologies. An Fe redistribution correlated to the profiles of the implanted species is observed.
