L'industrie de la micro-électronique remet à jour régulièrement sa « roadmap » internationale pour ses développements technologiques. L'introduction des nouvelles filières technologiques s'accélère, motivée par les besoins en électronique portable, en ordinateurs personnels de plus en plus puissants, en télécommunications et multimédia, ainsi que par le développement maintenant très important de l'électronique dans le monde de l'automobile. Cette course à l'intégration nécessite des implantations à des énergies de plus en plus faibles et des doses de plus en plus fortes (en fonction des composants). Afin de répondre à la demande des industriels du domaine de la microélectronique, IBS a conçu son propre prototype d'implanteur ionique par immersion plasma (PULSION®). Ce type d'implantation est très attractif pour les industriels car il offre un rendement et des cadences de production (wafer/heure) plus importants avec un coût de fabrication plus faible qu'un implanteur dit classique (faisceau d'ions).
Cette thèse a pour but de caractériser les procédés d'implantation de type P par immersion plasma de manière approfondie en utilisant la machine PULSION installée au LETI afin de les intégrer dans la fabrication de composants dernières générations (FD-SOI ultime et Trigate pour nano-fils). De nombreuses études expérimentales ont été réalisées afin de comprendre les mécanismes physiques et chimiques mis en jeu lors de l'implantation par immersion plasma. La compréhension de ces mécanismes est beaucoup plus compliquée qu'une implantation par faisceau d'ions car le substrat est constamment immergé dans un plasma et toutes les espèces ioniques du plasma sont implantées. Nous avons donc observé des comportements différents des profils implantés entre les deux techniques d'implantation. Les conditions de plasma ont ensuite été optimisées dans le but d'intégrer les procédés Pulsion® dans la fabrication de transistors FD-SOI et Trigate. Les premiers résultats montrent que l'implantation par immersion plasma permet d'obtenir sur les composants les mêmes performances électriques qu'un implanteur à faisceau d'ions. Des développements procédés devraient améliorer ses performances. |
The industry of microelectronics presents a regularly updated "roadmap" for its international technological developments. The introduction of new technological processes is accelerating, driven by the need for portable electronics, personal computers becoming more powerful, telecommunications and multimedia, and a very important development of electronics in the cars. This new devices require implantations at very low energie and very high dose ( depending of the component). To meet the expectations of the microelectronics industrial, IBS has developed its own prototype of plasma immersion ion implanter (Pulsion ®). This kind of implantation is very attractive to manufacturers because it offers a production rate (wafers / hour) better and a lower cost than a conventional beam line implanter.
This thesis aims to characterize the implantation processes of P-type implantation by plasma immersion using the tool installed at LETI for incorporation in the manufacture of components new generations (ultimate FD-SOI and Trigate for nano-wires).Many experimental studies have been realized in order to understand the physical and chemical mechanisms involved during plasma doping.Understanding these mechanisms is much more difficult than an ion beam implanter because the substrate is constantly immersed in the plasma and all the ions species created in the plasma are implanted. We observed different behavior of the as-implanted dopant profil and after annealed between the two implantation techniques. The plasma conditions were optimized in order to integrate plasma doping processes in the manufacture of FD-SOI and Trigate transistors . Initial results show that implantation by plasma immersion provides the components of the same electrical performance than a beam line implanter. Developments of processes should improve its performance. |