Modélisation de la diffusion des dopants dans les alliages SiGe et SiGeC

par Ardechir Pakfar

Thèse de doctorat en Dispositifs de l'électronique intégrée

Sous la direction de Alain Poncet.

Soutenue en 2003

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    Nous proposons une modélisation unifiée de la diffusion des dopants dans les alliages SiGe et SiGeC basée sur l'hypothèse que les différents effets physiques induits par les atomes de Germanium et de Carbone perturbent les concentrations à l'équilibre des défauts ponctuels, dont le rôle primordial dans le diffusion est largement admis, par rapport à leur valeur standard dans le silicium pur. L'analyse critique de la bibliographie permet de dégager ces phénomènes : l'effet chimique, l'effet de la contrainte et l'effet de Fermi agissent sur les défauts ponctuels et donc, sur la diffusion des impuretés. Leur formulation est complétée par la mise en équation de l'effet du couplage B-Ge et de l'effet de l'incorporation hors-équilibre du Carbone pour aboutir à un modèle décrivant l'évolution de la diffusivité des dopants dans les alliages SiGe et SiGeC. L'ensemble des données expérimentales fiables de la littérature est alors analysé pour le calibrage des paramètres de ce modèle phénoménologique, puis confronté avec succès à nos résultats expérimentaux sur la diffusion à l'équilibre du Bore, et pour la première fois, de l'Arsenic dans les films minces de SiGe et SiGeC.

  • Titre traduit

    Modeling dopant diffusion in Si Ge and SiGeC alloys


  • Résumé

    This work proposes a unified model of dopant diffusion in SiGe and SiGeC alloys, based on the hypothesis that the different effects introduced by Germanium and Carbon incorporation modify the equilibrium concentrations of interstitials and vacancies from their standard value in pure Silicon. Indeed, the primordial role of these point defects on dopant diffusion is well admitted. The critical analysis of bibliographic studies allows the description of these physical phenomena: the chemical effect, the effect of strain and the Fermi effect act on point defects and thus on impurity diffusion. This formulation is completed by the equations expressing the B-Ge coupling and the influence of Carbon supersaturation, to form a unified model valid to describe the diffusivity evolution of usual dopants in these alloys. Then, ali reliable and previously published experimental data are analyzed for the calibration of this phenomenological model parameters. Finally, we measured the equilibrium diffusion of Boron and, for the first time, of Arsenic in shallow layers of SiGe and SiGeC. We successfully confronted these experimental results to the model predictions.

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Informations

  • Détails : 186 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 176-186

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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(2726)
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