Etude des nano-bulles induites par implantation de gaz rares dans l'oxyde de silicium : applications

Study of the nano-bubbles induces by rare gas implantation in silicon oxide : applications

• Auteur / Autrice : Hanan Assaf-Reda
• Direction : Esidor Ntsoenzok, Marie-Odile Ruault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des matériaux et des surfaces
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Orléans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diélectriques

Gaz rares

Bulles

Silice

Résumé

Le SiO2 ayant une constante diélectrique de 4 est utilisé dans les interconnexions des circuits intégrés. Cependant, l’intégration poussée, dictée par la loi de Moore, conduit à un besoin de nouveaux diélectriques avec des constantes faibles. Ces types de matériaux peuvent être obtenus, par implantation d’un gaz rare dans le SiO2. Cette méthode qui permet de créer des bulles/cavités (pores) dans le volume du SiO2 n’avait pas encore fait l’objet d’études spécifiques avant ce travail de thèse. Premièrement, il apparaissait donc essentiel de s’intéresser aux bulles/cavités créées par implantation d’un gaz rare dans le SiO2 afin de trouver les paramètres favorables à leur formation et leur stabilité dans ce dernier. A cette fin, nous avons corrélé des observations en microscopie électronique à transmission, des dosages des ions effectués grâce à des méthodes d’analyse nucléaires et des études des défauts ponctuels à l’aide de la spectroscopie d’annihilation de positons. Nous avons ainsi pu montrer que pour former des bulles/cavités dans le SiO2, il faut utiliser un ion lourd de type Kr ou Xe. Un ion léger comme l’He ou le Ne n’est pas apte à créer des bulles dans le SiO2. De plus, si l’on veut des bulles thermiquement stables, il est important d’utiliser des fortes fluences de Xe. Deuxièmement, l’étude de l’évolution de la constante diélectriques du SiO2 implanté a montré que l’implantation de gaz rares tels que le Kr ou le Xe permet d’obtenir un SiO2 à faible constante diélectrique (k~1,4) stable jusqu’à 300°C. Cela fait de la technique d’implantation une technique attractive pour introduire un nouveau diélectrique à faible-k dans les interconnexions des circuits intégrés.