Développement d'une technique de caractérisation pour la mesure de déformations et de composition chimique à l'échelle nanométrique appliquée aux dispositifs de microélectronique avancées.

par Loïc Henry

Projet de thèse en Physique des materiaux

Sous la direction de Eric (phys) Robin.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (LETI - CEA) (laboratoire) depuis le 24-01-2018 .


  • Résumé

    Les progrès technologiques dans le domaine de l'ingénierie des contraintes, notamment pour les dispositifs ultra-réduits ou les architectures tridimensionnelles (nanofils superposés), doivent être accompagnés par des techniques de pointe pour la caractérisation des déformations à l'échelle nanométrique. Ces avancées reposent également sur une forte ingénierie des substrats, plus particulièrement sur la croissance par épitaxie d'alliages à base de silicium (Si) et de germanium (Ge), nécessitant une quantification locale de ces éléments. Le microscope électronique en transmission (MET) est la technique de choix pour de telles études à l'échelle nanométrique d'autant plus que les méthodes de mesure de déformations et de composition dans le MET sont déjà à des états avancés. Les efforts déployés aujourd'hui visent particulièrement à optimiser les outils d'acquisition du MET, notamment en terme de contrôle de l'équipement par un système de codage avancé, afin d'avoir accès de manière quantitative et simultanée à l'ensemble des informations. Ce travail de thèse consiste à implémenter, synchroniser et acquérir en mode précession dans le MET les clichés de diffraction pour la mesure de déformations et les spectres EDS pour la composition chimique. L'apport de la précession sur la précision de la quantification chimique sera évalué de manière détaillée. La méthode sera implémentée sur le nouveau MET FEI Themis muni à la fois d'un système de détection EDX à base de 4 détecteurs de nouvelle génération et d'un correcteur d'aberration sphérique de la sonde électronique pour atteindre une résolution spatiale de l'ordre de 1 nm.

  • Titre traduit

    Development of a characterization technique for strain and chemical analysis of advanced microelectronic devices on the nanoscale.


  • Résumé

    Technological advances in the field of strain engineering, especially for ultra-low or three-dimensional device architectures (nanowires), must be accompanied by the latest techniques for the characterization of deformation on the nanoscale. This technological progress involves advanced substrate engineering, especially on the epitaxial growth of silicon (Si) and germanium (Ge) alloys, requiring a local quantification of these elements. Transmission electron microscopy (TEM) is the technique of choice for such studies on the nanoscale especially because TEM based methods of measuring strain and composition are already at state of the art. Today, efforts are specifically focused on the optimization of TEM acquisition tools, especially in terms of monitoring equipment by an advanced coding system to quantitatively and simultaneously access all information. The goal of this PhD work is to implement, synchronize and acquire in precession mode the TEM diffraction patterns for measuring deformation and EDX spectra for chemical composition. The contribution of the precession mode on the accuracy of the chemical quantification will be evaluated in detail. The method will be implemented on the TEM FEI Themis equipped with a high- sensitivity EDS detector and with a spherical aberration image (Cs)-corrector of the electron beam to achieve a spatial resolution of the order of 1 nm.