Epitaxies d'alliages Silicium-Germanium en milieu industriel pour les applications BiCMOS

par Cyril Fellous

Thèse de doctorat en Électronique, microélectronique

Sous la direction de Gilbert Vincent.

Soutenue en 2002

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Les applications radio-fréquences requièrent l'utilisation de composants BiCMOS hautes performances. Pour les fabriquer, une innovation technologique a été introduite : l'épitaxie Si/SiGe de la base des transistors bipolaires. Le premier objectif de cette thèse est d'étudier et rendre industrielles des techniques d'épitaxie non sélective de SiGe pour les filières BiCMOS 0,35 et 0,25um et de mettre au point les caractérisations adéquates. Ces dépôts de films minces "<(100nm), contraints, réalisés à basse température (T< 800°C) dans un équipement monoplaque RT-CVD doivent être d'excellente qualité afin de limiter les fuites dans les transistors bipolaires, uniformes sur des plaques de 200mm de diamètre, reproductibles d'une plaque à l'autre et d'un lot à l'autre. Après avoir mis au point les procédés de dépôt, les effets du type de plaque sur les cinétiques de croissance ont été étudiés en détail. Malgré la grande sensibilité des dépôts à la température, nous avons intégré ces procédés dans des filières industrielle et pré-industrielle. Les fréquences de transition ft et maximale d'oscillation fMAx dépassent respectivement 70 et 90 GHz. Afin d'obtenir des transistors bipolaires à hétérojonction encore plus performants, les techniques d'épitaxie sélective Si/SiGe, qui permettent d'obtenir facilement une architecture autoalignée, ont été étudiées. L'épitaxie sélective, faite en chimie chlorée, nécessite l'introduction d'un gaz supplémentaire HCI et nous montrons qu'elle se révèle encore plus sensible àla température, aux débits de gaz et à l'influence de la proportion et de la répartition des zones actives sur les plaques. Par ailleurs, les principales difficultés dans des technologies complexes ont été étudiées et résolues. Nous avons, ainsi, réalisé des dispositifs fonctionnels avec de bons rendements et des fréquences ft et fMAx dépassant 100 GHz.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Silicon-Germanium epitaxial in an industrial environment for BiCMOS applications


  • Résumé

    High performance BiCMOS ,devices are necessary to address radio frequency applications. In order to make them, a technological innovation has been brought in : the Si / SiGe epitaxial growth of the base of the bipolar transistors. The first goal of the thesis is to study and bring into production non-selective epitaxial growth techniques for the BiCMOS 0,35 and 0,25um technologies and to develop appropriate characterizations. These low temperature (<800°C), strained, thin films (<IOOOA) depositions done in a single wafer RT-CVD tool, must be defect-free in order to prevent current leakages in transistors, uniform through a 200mm diameter wafer and reproducible wafer to wafer and lot to lot. After having developed deposition processes, wafer effects on SiGe kinetics have been investigated. Despite the high sensitivity of the epitaxy to temperature, processes have been successfully integrated to industrial and pre-industrial technologies. Transition frequency fT and maximal oscillation frequency fMAX go respectively beyond 70 and 90 GHz. In order to obtain higher performance heterojonction bipolar transistors, Si / SiGe selective epitaxial growth techniques - which easily allow to realize self aligned architectures - have been studied. Selctive epitaxial growth, realized with a chlorinated chemistry, needs the use of an addition al gas (HC1). We show that it happens to be more sensitive to temperature, gas flows and active areas surface proportion and layout within a wafer. Moreover, the main difficulties in complex technologies have been investigated and resolved. Thus, we made fully functional devices with good yields and ft and fMAx above 100 GHz.

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Informations

  • Détails : 199 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 171-184

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS02/GRE1/0004
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS02/GRE1/0004/D
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