Detailed view

PhD thesis

Université de Poitiers (2001-12-20), Jean François Barbot et Marie France Beaufort (Dir.)

Attached file list to this document:

PDF these-oliviero.pdf(10.3 MB)

Défauts induits par l'implantation d'hélium dans les matériaux à base silicium

Erwan Oliviero1

Les recherches présentées dans cette thèse ont été effectuées au Laboratoire de Métallurgie Physique de l'Université de Poitiers ainsi qu'au sein du groupe Defects in Materials appartenant au Interfaculty Reactor Institute de l'Université Technologique de Delft (Pays-Bas). Les exigences concernant la qualité des matériaux semi-conducteurs utilisés en microélectronique deviennent de plus en plus drastiques. En effet, la présence d'impuretés et de défauts cristallographiques peut fortement modifier les caractéristiques des diodes. Il est donc impératif de les contrôler afin d'améliorer les performances des dispositifs. Des études récentes sur les cavités créées dans le silicium par implantation d'hélium à haute dose suivie d'un recuit à haute température, ont montré que ces dernières peuvent être utilisées pour le piégeage d'impuretés métalliques. Le silicium joue un rôle majeur dans la technologie actuelle des semi-conducteurs. Cependant pour de nouvelles applications, en particulier en milieu hostile, le carbure de silicium semble être un candidat prometteur. Les défauts introduits par l'implantation d'hélium dans le silicium et dans le carbure de silicium ont été étudiés par MET (Microscopie Electronique en Transmission). Des techniques complémentaires comme la desorption d'hélium (THDS) et la DRX (Diffraction des Rayons-X) ont également été utilisées. Nous avons observé que dans le cas d'implantations à forte énergie (MeV), de nombreux défauts étendus de type interstitiel sont crées parallèlement à la formation des bulles. Nous avons montré que la formation des bulles dépend fortement du flux et que le taux de production des lacunes est un paramètre déterminant. Les effets du temps de recuit et de la température d'implantation ont également été étudiés. Dans le carbure de silicium, la formation de bulles se produit dans une zone amorphe et l'évolution en cavités a été étudiée en fonction de divers recuit. Une étude par THDS des précurseurs des bulles est également présentée.

1:	LMP - Laboratoire de métallurgie physique

keyword(s) : silicium – carbure de silicium – implantation ionique – hélium – bulles – cavités – piégeage – lacunes – interstitiels – dislocations – desorption

Helium implantation induced defects in silicon based materials

The work presented in this Ph.D thesis has been done in the Laboratoire de Métallurgie Physique at the University of Poitiers and in the group Defects in Materials of the Interfaculty Reactor Institute at the Technological University of Delft (Netherlands). Materials requirements for semiconductors used in microelectronics become continuously more severe. Indeed, impurities and crystallographic defects can strongly modify the characteristics of electronic devices and thus must be fully controlled in order to improve device performance. Recently, helium induced cavities in silicon wafers have received considerable attention due to their efficiency as gettering sites for metallic impurities. Cavities in silicon are usually formed by high dose He ion implantation followed by annealing at high temperatures. Even if silicon plays a major role in the development of today semiconductor device technology, silicon carbide is one of the most promising candidate to extend future microelectronic applications. In this thesis TEM (Transmission Electron Microscopy) investigations of defects introduced by helium implantation in silicon and in silicon carbide are presented. Additional techniques such as THDS (Thermal Helium Desorption Spectrometry) and XRD (X-Ray Diffraction) have been also used. In case of medium dose MeV implantation in silicon, an alternative route for bubble formation is found, leading to numerous interstitial-type extended defects. We have shown that the dose-rate strongly influence the formation of bubbles and of related defects. Further studies on the effects of annealing time and implantation temperature have been performed. Implantation at room temperature of high dose helium ions into SiC leads not only to the formation of small bubbles but also to amorphization. At 1500°C annealing recrystallization take place leading to polytypisme and to the enlargement of the cavities. THDS studies on bubbles precursors in SiC are also presented.

english keyword(s) : silicon – silicon carbide – ion implantation – helium – bubbles – cavities – gettering – vacancies – interstitals – dislocations – desorption

tel-00107085, version 1

http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00107085

oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00107085

From: Erwan Oliviero <>

Submitted on: Tuesday, 17 October 2006 13:31:50

Updated on: Tuesday, 17 October 2006 13:36:51