Étude de la diffusion des dopants usuels dans le germanium

par Thomas Canneaux

Thèse de doctorat en Micro et nanoélectronique, optoélectronique

Sous la direction de Jean-Pierre Ponpon.

Soutenue en 2009

à Strasbourg .


  • Résumé

    La technologie planar silicium doit aujourd’hui faire face à des limites physiques. Pour contourner celles-ci, un des moyens consiste à remplacer le silicium par un autre semi-conducteur dont la mobilité des porteurs est plus élevée. Le germanium est alors un bon candidat. Pour la fabrication de circuits performants, connaître les vitesses de diffusion des dopants dans le matériau est primordial. Dans ce but, ce travail a été consacré à l’étude de la diffusion du gallium, de l’indium, du phosphore, de l’arsenic et de l’antimoine dans le germanium. Nous avons déterminé les coefficients de diffusion de ces dopants à l’aide d’un nouveau modèle permettant de décrire correctement leur déplacement en faisant intervenir la lacune triplement chargée négativement. Les techniques de dopage du germanium différant sensiblement de celles du silicium, nous avons dû adapter les méthodes couramment mises en œuvre au laboratoire. La diffusion dans le germanium s’effectue via les lacunes neutres, doublement et triplement négativement chargées (les deux premières dans un matériau de type P, les deux dernières dans du type N). Ces mécanismes sont assez différents de ceux établis pour le silicium. Nous avons également étudié l’influence des recuits rapides, d’une encapsulation par du SiO2 ou du Si3N4 ainsi que celle des défauts d’implantation. L’encapsulation et les différents types de recuits n’influencent pas la diffusion mais la première permet de limiter la perte de dose durant les traitements thermiques.

  • Titre traduit

    Study of dopants diffusion in germanium


  • Résumé

    Presently, silicon planar technology is facing physical limits. To overcome these limits, we can replace silicon by another semiconductor material with higher carriers’ mobility, in this case germanium is a good candidate. To perform efficient electronic devices, knowledge about diffusion coefficient of dopants in the semiconductor material is needed. In this work, we studied diffusion of gallium, indium, phosphorus, arsenic and antimony in germanium and worked out a new model using the triply negatively charged vacancy to describe their diffusion in germanium and their diffusion coefficients. We also investigated influence of rapid anneals, ion-implantation defects and SiO2 or Si3N4 capped layer. Techniques used to introduce dopants in germanium are quite different than for silicon and diffusion mechanisms differ too. In germanium, diffusion of dopants occurs via neutral, doubly and triply negatively charged vacancies. Capped layers and rapid anneals do not influence diffusion but a capped layer allows to protect the sample and partially avoid out diffusion.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (141 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 131-139

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Danièle Huet-Weiller.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2009;0369
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