Stress measurements in microelectronic devices using Raman spectroscopy

Mesures de contraintes par spectroscopie et imagerie Raman dans des dispositifs micro-électroniques

Eddy Romain-Latu (1)

1 LEPMI - Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-chimie des Matériaux et des Interfaces

Stress measurements by Raman spectroscopy have been performed on microelectronic devices. Strain-induced effects on the Raman spectrum of silicon have been studied in order to set up the experimental work. Selection rules and instrumental parameters have been considered for backscattering experiments. Prior to the study of different microelectronic devices, the comparison of several Raman imaging techniques has been made. Shallow UV excitative wavelength has been found to be of extrem interest for spatial resolution improvement. A method based on simulations along with Raman experiments has been developed in order to measure stress in silicon. Accurate stress measurements have been performed using this method, including 3D Raman measurements on deep trench insulator. Silicon germanium alloys have also been studied by Raman spectroscopy, within the application field of the previous method.

La spectroscopie Raman est utilisée dans le cadre de la caractérisation locale des contraintes mécaniques en microélectronique. Les effets des déformations sur le spectre Raman du silicium sont étudiés de manière à établir un protocole expérimental. Les notions importantes de résolution et d'observation sont abordées. Plusieurs techniques originales dérivées de la rétrodiffusion Raman sont mises en oeuvre. L'utilisation de l'ultraviolet proche permet d'améliorer considérablement la résolution spatiale des mesures Raman. Une méthode de mesure des contraintes basée sur le couplage entre simulations et expériences est développée. Différents dispositifs microélectroniques sont étudiés par cette méthode. Les résultats obtenus permettent de valider et d'étendre le champ d'application de la méthode. Des expériences de spectro-tomographie Raman sont réalisées sur des structures d'isolation. Enfin, une étude est menée sur des alliages silicium germanium.

Mots clés: contraintes mécaniques; spectroscopie Raman; imagerie Raman

Domaines: Physique Atomique [physics.atom-ph]; Matière Condensée [cond-mat]

Eddy Romain-Latu. Mesures de contraintes par spectroscopie et imagerie Raman dans des dispositifs micro-électroniques. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00479985⟩