Hétéroépitaxie latérale de germanium sur silicium oxydéApplication au MOSFET tout germanium sur isolant

par Vincenzo Davide Cammilleri

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Daniel Bouchier et de Vy Yam.

Soutenue en 2010

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Des structures du type « germanium sur isolant » sont intéressantes pour le développement de la microélectronique vers le transistor à effet de champ « ultime ». L’objet de cette thèse porte sur l’épitaxie latérale de Ge à partir du germe de Si de taille nanométrique sur l’intégration de couche de Ge sur silice sur substrat de silicium standard. La croissance est réalisée par la technique UHV-CVD (dépôt chimique en phase vapeur ultra-vide). Une étude préliminaire sur silicium oxydé chimiquement a montré que des cristaux monocristallins facettés de Ge se développent latéralement en formant un angle de 125° avec la couche de silice. Pour permettre la croissance latérale sur silice thermique parfaitement contrôlée en épaisseur et en position, nous avons développé un procédé basé sur le procédé LOCOS (LOCalized Oxidation of Silicon) de façon à obtenir des ouvertures de quelques dizaines de nanomètres de large entourant un couche de silice. Le développement latéral des cristaux de Ge dépend fortement de l’orientation des germes de nucléation. Des analyses par microscopie électronique en transmission en haute résolution et par diffraction de rayons X montrent que les cristaux de Ge sont monocristallins et totalement relaxés. L’interface entre le silice et le Ge ne comporte pas de défaut. La coalescence de cristaux de Ge formés à partir de germes différents n’engendre pas la formation de joint de grain. Les dislocations observées sont essentiellement localisées à la zone de germination. Il est possible d’aplanir la surface par polissage mécano-chimique, ce qui ouvre des perspectives d’intégration hétérogène du matériau dans la filière Si.

  • Titre traduit

    Lateral heteroepitaxial growth of germanium on oxided silicon for MOSFET application


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Germanium on insulator (GeOi) layers are necessary for the realization of advanced MOSFET devices such as the ultra thin body fully depleted MOSFET. In this work we studied a growth process by ultra high vacuum chemical vapor deposition for epitaxial lateral overgrowth of germanium on silicon oxide starting from nanometric silicon seeds for the local integration of a GeOI layer on a standard silicon wafer. Preliminary study of a growth process on chemically oxided silicon has shown that defect free monocrystalline Ge crystals develop laterally by wetting the SiO2 layer with an angle of 125 °. For lateral growth on thermal oxide, a process based on the LOCalized Oxidation of Silicon (LOCOS) process has been developed in order to obtain silicon seeds of ten nanometers in width surrounding a silicon oxide layer. The lateral growth of the germanium crystals strongly depends on the orientation of the seeds from which the growth begins. Analyses by high resolution transmission electron microscopy and by X-ray diffraction show that the Ge crystals are monocrystalline and almost completely relaxed. The interface between oxide and germanium is free from defects. The coalescence of Ge crystals from different seeds leads to crystal without grain boundary. The observed dislocations are localized at the silicon/germanium interface and are identified as misfit dislocation for adaptation in the non-nanometric direction of the seed : the relaxation is elastic in the order direction. Planarization of the facetted Ge crystals by chemical mechanical polishing is possible, which is interesting for heterogeneous integration of materials on silicon substrate.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (IV-208 p.)
  • Annexes : Notes bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2010)26
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