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Cartographie chimique 3D de dispositifs CMOS avancés pour le noeud technologique 10 nm

Défis technologiques Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux Nano-caractérisation avancée Physique de l’état condensé, chimie et nanosciences

Résumé du sujet

La mise en place de la technologie FDSOI (Fully Depleted Silicon On Insulator) 10 nm fait apparaître des nouvelles contraintes sur l’architecture des transistors. En particulier, les largeurs des grilles (10 nm) demandent l’adaptation de l’intégration de la grille qui contrôle la tension seuil. La variabilité de cette tension seuil dépend de la concentration, distribution spatiale et nature des dopants des régions source et drain. Il est donc nécessaire de comprendre l’impact des conditions de dépôt de la grille, source et drain ainsi que des recuits activant électriquement les dopants sur la distribution et compositions des espèces chimiques. En conséquence, la cartographie et la quantification des espèces chimiques à l’échelle nanométrique est un des paramètres essentiels pour contrôler la recherche et le développement de dispositifs issus de nœuds technologiques avancés.
L’objectif de ce travail de thèse sera de (i) : développer des méthodologies de caractérisation 3D (distribution et compositions des espèces dans la grille et régions source-drain) de transistors, (ii) d’étudier l’impact des conditions de dépôts, de recuit d’activation et dose d’implantation sur le comportement physique des transistors. La technique centrale de caractérisation chimique sera la sonde atomique tomographique permettant d’accéder à une cartographie chimique et quantitative en trois dimensions des éléments d’un échantillon à l’échelle nanométrique.
Il est attendu de cette thèse qu’elle apporte la compréhension des mécanismes chimiques et physiques mis en jeu par les matériaux de grille ; en proposant des mécanismes d’incorporation et de diffusion de dopants dans les régions source et drain.

Laboratoire

Département des Plateformes Technologiques (LETI)
Service de Métrologie et de Caractérisation Physique
Laboratoire Analyses de Surfaces et Interfaces
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