Cacho, Florian (2005) Etude et simulation de la siliciuration du nickel: application dans les technologies MOS. PhD thesis Sciences et génie des matériaux, ENSMP - Centre des Matériaux P.M. Fourt, ENSMP.

Full text available as: - Cacho.pdf ( 12810 Kb )

Licence: Copyright

Abstract

Le but de ce travail de thèse est de mieux comprendre la réaction de siliciuration du système Ni-Si utilisée dans les technologies MOS, et d'écrire un modèle permettant de simuler la croissance et les contraintes associées afin d'évaluer l'impact pour le transistor. Ce travail se compose de quatre parties. La première partie offre une revue concernant les mécanismes de changement de phase de Ni-Si. Elle comporte un état de l'art des phénomènes de diffusion associés et des réactions à l'état solide qui conduisent aux différents siliciures.
La deuxième partie rapporte différents résultats expérimentaux (XRD et résistance carrée) permettant de caractériser le système Ni-Si. La caractérisation de la contrainte pendant et après la formation est réalisée grâce à des mesures de rayon de courbure. Enfin, le LACBED met en évidence des déformations dans le silicium spécialement en bordure de zone active et au voisinage de grains désorientés.
La troisième partie décrit le développement numérique du modèle de siliciuration. Il met en jeu un calcul couplé diffusion-mécanique. Dans le problème de diffusion, l'espèce diffusante est le nickel, mais avec des fronts de diffusion qui peuvent se déplacer vers le silicium, ou au contraire "en arrière", en reconsommant une siliciure déjà formé. Le problème de mécanique fait intervenir des lois viscoplastiques différentes pour chaque composé, et une loi d'homogénéisation "en bêta" pour prendre en compte de façon glovale les propriétés de certains composés biphasés. Afin de pouvoir utiliser les mesures de courbure sous recuit anisotherme, un modèle de croissance semi-analytique de Ni2Si est développé.
Finalement, en dernière partie, les calibrations des propriétés mécaniques et cinétiques du modèle EF sont réalisées à partir des résultats expérimentaux. Une validation du modèle est proposé grâce au CBED: le splitting des lignes est relatif à l'amplitude des déformations dans le silicium. Cette approche qualitative met en évidence les déformations du silicium transmises par le siliciure par une méthode inverse.

Table of content

INTRODUCTION GENERALE 5
NOTATIONS ET ABBREVIATIONS 8
CHAPITRE I: GENERALITES
1. Introduction 10
2. La siliciuration dans les technologies CMOS 10
3. Changement de phases par diffusion réactive 14
4. Le système Ni/Si 24
5. Le cadre de la modélisation mécanique 32
6. Conclusion générale du chapitre 41
Références 42
CHAPITRE II: RESULTATS EXPERIMENTAUX
1. Introduction 47
2. Aspects cinétiques du système Ni/Si 47
3. Analyses microstructurales 65
4. Mesure de rayon de courbure 77
5. Mesure de déformations locales 84
6. Conclusion générale du chapitre 96
Références 97
CHAPITRE III: MODELISATIONS
1. Introduction 100
2. Modèle de siliciuration par EF 100
3. Modèle de siliciuration semi-analytique 124
4. A model for the silicon mechanical behaviour 134
5. Conclusion générale du chapitre 144
Références 145
CHAPITRE IV: SIMULATIONS DE PROCEDES
1. Introduction 147
2. Calibration des modèles 148
3. Application dans l'environnement du transistor 160
4. Validation et critique du modèle 172
5. Conclusion générale du chapitre 186
Références 188
CONCLUSION GENERALE 191
ANNEXE 195

Statistiques de consultation

Repository Staff Only: edit this item