Etude de la condensation du SiGe pour l'élaboration de canaux contraints : application aux technologies CMOS avancées

par Damien Valenducq

Projet de thèse en 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Elisabeth Blanquet.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de I-MEP2 - Ingénierie - Matériaux, Mécanique, Environnement, Energétique, Procédés, Production , en partenariat avec Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (laboratoire) depuis le 13-11-2017 .


  • Résumé

    La technologie FDSOI (Fully-Depleted- SOI) est une rupture technologique qui permet d'obtenir des performances supérieures ou égales au FiNFET à un coût bien inférieur et une faible consommation d'énergie. De plus, l'intégration de canaux contraints à base de Germanium améliore grandement la mobilité des trous, augmentant ainsi les performances des transistors PMOS. L'association de ces deux innovations, à savoir les canaux contraints SiGe-On- Insulator (SGOI), est donc extrêmement prometteuse pour les futures technologies CMOS FDSOI. La réalisation de canaux contraints SGOI peut se faire par une technique récente appelée « condensation du SiGe », qui repose sur deux mécanismes simultanés : l'oxydation du SiGe et la diffusion du Germanium dans le SiGe [1]. Cette thèse s'attachera donc à étudier la condensation du SiGe pour la réalisation de canaux contraints SGOI de très haute qualité. Tout d'abord, pour mieux appréhender cette technique, il s'agira d'approfondir les connaissances sur l'oxydation du SiGe, qui reste encore peu étudiée. Ensuite, les fortes contraintes générées au sein du cristal SiGe peuvent faire naitre des défauts (défauts cristallins [2], défauts d'interface BOX/SiGe [3],...) générant des pertes de fonctionnalité des transistors. L'étude se focalisera donc l'influence du procédé de condensation du SiGe sur la formation de défauts afin de fournir des canaux de haute qualité cristalline. Ce travail de fond, alliant expérimentation et modélisation, accompagnera aussi le développement de nouvelles technologies au sein de STMicrolectronics et aura donc une forte connotation applicative. [1] Tezuka, Jpn. J. Appl. Phys. 40, 2886, 2001 [2] Gunji, JAP 109, 2011 [3] Nguyen, Solid State Elec., 2007

  • Titre traduit

    Study of SiGe condensation for constrained channels development: application to advanced CMOS technologies


  • Résumé

    Fully-Depleted-SOI (FDSOI) technology is a breakthrough technology that delivers superior performance or equal to FiNFET at a much lower cost and a lower energy consumption. In addition, channel integration constrained Germanium greatly improves mobility holes, thus increasing the performance of PMOS transistors The combination of these two innovations, namely the constrained SiGe-On-Insulator (SGOI)channels, is extremely promising for future CMOS FDSOI technologies. The realization of constrained SGOI channels can be done by a recent technique called "SiGe condensation", which is based on two simultaneous mechanisms: the oxidation of SiGe and the diffusion of Germanium in SiGe [1]. This thesis will focus on the study of SiGe for the realization of very high quality constrained SGOI channels. First, to better understand this technique, it will be to deepen the knowledge on the oxidation of SiGe, which remains still little studied. Then, the strong constraints generated within the SiGe crystal can give rise to defects (defects crystalline [2], BOX / SiGe interface defects [3], ...) generating loss of functionality of the transistors. The study will therefore focus the influence of the SiGe condensation process on the formation of defects in order to provide high quality crystalline channels. This background work, combining experimentation and modeling, will also accompany the development of new technologies within STMicrolectronics and will therefore have a strong connotation in application. [1] Tezuka, Jpn. J. Appl. Phys. 40, 2886, 2001 [2] Gunji, JAP 109, 2011 [3] Nguyen, Solid State Elec., 2007