Elaboration de grilles à base de matériau metallique pour des filières CMOS avancées

par Frédéric Fillot

Thèse de doctorat en Micro-électronique

Sous la direction de Bernard Chenevier.

Soutenue en 2005

à Grenoble, INPG .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Ce travail de thèse s'est concentré sur la sélection, la mise en œuvre et la caractérisation de matériaux en films minces pour une utilisation en tant que grille métallique dans les transistors MOS de génération sub-45nm. Dans un premier temps, une analyse bibliographique approfondie a permis de préciser les paramètres physico-chimiques essentiels à maîtriser pour obtenir une électrode de grille adaptée c'est à dire un matériau dont le travail de sortie puisse être adapté pour servir soit d'électrode n ou p. Cette synthèse analyse détaillée a conduit au choix du nitrure de titane TiN, déposé à partir d'un précurseur organométallique par deux méthodes (MOCVD et MOALD). Des essais de modulation du travail de sortie ont été réalisés en utilisant des traitements pendant ou après le dépôt :▪ Pour tirer partie de l'anisotropie du travail de sortie du TiN, un traitement plasma qui permet d'adapter l'orientation préférentielle des nano cristallites dans les films a été étudié. Cependant, lorsqu'il est appliqué sur l'interface TiN/diélectrique, le diélectrique s'en retrouve dégradé. ▪ Pour tirer partie de l'influence de la nature chimique du TiN sur le travail de sortie, l'insertion de silicium dans le matériau de grille a été étudiée. L'incorporation maîtrisée de Si dans la couche mince de TiN permet de contrôler de manière précise le travail de sortie. Les diverses couches obtenues ont été caractérisées physiquement (composition, nature des liaisons chimiques, morphologie, texture. . . ) et électriquement (travail de sortie, impact sur les diélectriques sous-jacents). L'évolution de ces propriétés avec la température est étudiée.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Elaboration of metal gates for advanced CMOS devices


  • Résumé

    This thesis work was focused on the selection, the elaboration and the characterisation of thin film materials for metal gate in advanced CMOS devices (sub-45nm). Firstly, a deep bibliographic analysis permitted to determine the key parameters to obtain a suitable gate electrode for nMOS and pMOS transistors. This detailed analysis leads to select the titanium nitride (TiN), deposited from metal organic precursors by two deposition methods (MOCVD and MOALD). Attempts of work function tuning were carried out during and after deposition by using two methods:▪ To take advantage of the TiN work function anisotropy, a plasma treatment, which permits to adapt preferential orientation was studied. However, when it is applied on the metal/dielectric interface, it has been shown that this treatment induces damages on gate dielectric. ▪ To use influence or chemical nature of TiN on work function, effect of silicon incorporation in TiN was studied. The controlled incorporation of silicon in TiN thin films permits to control accurately the work function. The series of thin films were physically characterised by combining complementary techniques (composition, chemical bonding, morphology, texture. . . ). Their electrical properties were also determined by measuring the work function and the impact on the underlying dielectric films. The evolution of these properties was studied as a function of high thermal treatments.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (247 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 193-203

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0028
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0028/D
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