Etude et intégration de jonctions ultra-fines pour les technologies CMOS 45 nm et en deçà

par Benjamin Dumont

Thèse de doctorat en Dispositifs de l'électronique intégrée

Sous la direction de Thomas Skotnicki et de Abdelkader Souifi.

Soutenue en 2007

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    La réduction des profondeurs de jonctions dans les transistors CMOS se heurte à des limites technologiques. Les méthodes actuelles de fabrication de jonction ne permettent plus de réduire les énergies d'implantation pour réduire la profondeur de jonction et/ou de diminuer la température d'activation pour réduire la diffusion sans dégrader le rapport résistance de couche par rapport à la profondeur de jonction. Les impacts sur les transistors CMOS sont respectivement une dégradation des effets canal court et une augmentation de la résistance d'accès du dispositif et donc une dégradation des performances électriques des transistors. Dans un premier temps, un modèle de longueur effective en fonction des paramètres physiques de la jonction est proposé pour mieux comprendre l'impact des jonctions sur le comportement électriques des transistors, suivi d'un modèle de la résistance d'accès d'un transistor. Cette résistance est décomposable en quatre contributions: résistance de contact, résistance de Source/Drain, résistance d'extension et résistance de recouvrement entre la jonction et la grille. D'après ces modèles, il est clair que la résistance de contact devient la principale composante de la résistance d'accès pour les nœuds technologiques 45 nm et en deçà. Puis, différentes solutions technologiques innovantes pour la fabrication des jonctions ont été évaluées. Ainsi, deux types de recuit non diffusants et avec une forte activation ont été étudiés expérimentalement. Le recuit LASER très court et très haut en température associé à un recuit classique a montré ~10% de gain sur transistor NMOS et sur circuit. Un recuit d'activation de type épitaxie en phase solide basse température a aussi été évalué avec des résultats moins prometteurs. L'implantation très basse énergie par Plasma "PLAD" a démontré une réduction de l'épaisseur des jonctions d'extension de Source/Drain et donc une amélioration du contrôle des effets canal court, des performances des transistors NMOS et des fuites de grille et de jonction. La co-implantation de Germanium et/ou de Carbone par implantation ionique a démontré un excellent contrôle des effets canal court en réduisant la diffusion du Bore et du Phosphore sous certaines conditions.

  • Titre traduit

    = Ultra Shallow Junotion studies and integration for 45 nm and below technology node


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Informations

  • Détails : 1 vol. (172 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 163-172. Glossaire

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3189)
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