Étude, réalisation et intégration de jonctions P+/N ultra-fines pour les technologies CMOS inférieures à 0,18 micromètre

par Damien Lenoble

Thèse de doctorat en Génie électrique. Electronique et télécommunication

Sous la direction de Jean-Claude Portal.

Soutenue en 2000

à Toulouse, INSA .


  • Résumé

    La réalisation de jonctions ultra-fines est nécessaire à la formation des extensions du drain et de la source des transistors CMOS fortement sub-microniques. La formation de jonctions de type p+/n inférieures à 40 nm en profondeur nécessite l'utilisation d'implantation d'ions B+ à très faible énergie. Après avoir démontré les limites d'un tel procédé et notamment la saturation de la profondeur de jonction après implantation, nous avons étudié les techniques alternatives de dopage et en particulier le dopage assisté par faisceau laser. En raison de la finalité industrielle de nos travaux, le procédé de dopage par plasma (plasma doping) nous est apparu comme la solution la plus intéressante pour repousser les problèmes inhérents à l'implantation ionique standard (amélioration du triptyque performances/intégration/fiabilité). Ainsi, nous nous sommes attachés à développer et à caractériser cette nouvelle technique. Parallèlement à ces travaux, les mécanismes de diffusion anormale du bore ont été étudiés. L'intérêt d'un recuit d'activation dit "spike" a ainsi été démontré pour améliorer le compromis entre la résistance de couche Rj et la profondeur de la jonction Xj. Enfin, nous avons mis en évidence un nouveau phénomène de diffusion accélérée du bore. Nous l'avons nommée POED pour Post-Oxidation Enhanced Diffusion, cette diffusion anormale est induite par les oxydes sacrificiels conventionnellement utilisés en microélectronique. Les optimisations de chacun de ces facteurs ont permis d'améliorer les caractéristiques de la jonction et notamment le compromis universel de l'implantation Rj/Xj. Des jonctions aussi fines que 20 nm avec une résistance de couche égale à 1000 ohms/. . Ont été fabriquées. Fabriquées par plasma doping et intégrées pour la première fois à des transistors de dimension 0,1-æm, elles ont permis d'obtenir des transistors fonctionnels dont les caractéristiques de sortie sont conformes aux spécifications requises. Nous avons également proposé une figure de mérite originale qui permet de prévoir en première approximation l'intérêt technologique d'une jonction ultra-fine à partir de son couple Rj/Xj.


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Informations

  • Détails : 334 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 323-334. Glossaire

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2000/593/LEN
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