Etude des conditions de synthèse et de recristallisation par recuit rapide après implantation d'azote à forte dose dans du silicium : conséquences sur les propriétés électriques

par Talal Chamas

Thèse de doctorat en Sciences. Sciences des matériaux. Electronique

Sous la direction de Jacques Pivot.

Soutenue en 1989

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Jacques Pivot.

mots clés

• Azote
• Recuit des cristaux
• Recristallisation (métallurgie)
• Silicium -- Propriétés électriques
• Ions -- Implantation
• Cristaux -- Défauts

Résumé

Des monocristaux de silicium |100| et |111| ont ete implantes avec des ions azote a forte dose (10#1#7 a 10#1#8 n#2#+/cm#2) a 160 kev pour synthetiser des films de nitrure de silicium si#3n#4. Les echantillons implantes ont ete recuits dans un four a lampes, a des temperatures d'environ 1200c pour des durees de 40 s. Afin de caracteriser le materiau etudie, differentes methodes d'analyse ont ete utilisees: retrodiffusion rutherford des ions en position aleatoire et en geometrie de canalisation (rbs); microscopie electronique en transmission (tem); mesures electriques. Les analyses en rbs nous ont permis de mesurer la quantie d'azote implantee et la repartition (profil) des elements, et d'estimer les defauts induits par implantation. Les observations tem en coupe transverse nous ont permis de connaitre les variations structurales de la zone implantee. Enfin les caracteristiques ont montre l'obtention de couches de nitrure d'epaisseur d'environ 1200 a. Ces epaisseurs deduites des mesures electriques confirment les mesures en rbs et tem. Pour expliquer la conduction des films, l'existence d'un effet poole-frenkel ou schottky est discutee. L'ensemble de cette etude montre que le materiau isolant synthetise par recuit rapide apres implantation correspond bien a un nitrure, mais presente une conductivite electrique tros elevee par rapport au si#3n#4 obtenupar d'autres methodes. La forte densite de courant observee est probablement liee a l'exces d'azote et aux techniques de recuits rapides qui ne realisent pas une synthese complete

Titre traduit

Study of synthesis and recrystallization condition of silicon nitride layers obtained by high implantation in silcon and rapid thermal annealing- effect on the electrical properties

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