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Concentrations maximales de dopants actifs atteignables par recuit laser nanoseconde

Défis technologiques Matériaux et applications Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

Les régions ‘source’ et ‘drain’ des transistors sont classiquement formées par implantation ionique de dopants (B, P) dans le silicium ou l’alliage SiGe suivi d’un traitement thermique pour guérir le cristal et activer électriquement ces dopants. Dans le cas de l’intégration 3D séquentielle, architecture avec au moins deux niveaux de transistors superposés, le budget thermique autorisé pour la réalisation du niveau supérieur est très limité, pour éviter la dégradation du niveau inférieur. Les recuits classiques pendant quelques secondes à quelques minutes entre 600 et 1050°C ne sont plus possibles. Il faut alors faire appel au recuit laser nanoseconde (NLA), qui permet des recuits ultra-courts avec une chaleur confinée en extrême surface (~ 10-20 nm) de part sa longueur d'onde et sa durée d'impulsion. Selon la quantité de chaleur apportée à une couche de Si ou SiGe amorphe par NLA, différents phénomènes peuvent être observés. Lorsque la quantité de chaleur est suffisante, la couche fond. D'autre part, lorsque la quantité de chaleur ne dépasse pas le seuil de fusion, une re-croissance épitaxiale en phase solide (SPER) peut avoir lieu. Dans les deux cas, la vitesse de refroidissement extrême permet potentiellement d’atteindre des concentrations de dopants actifs au-delà de la limite de solubilité. Cependant, la dose active maximale atteignable (phosphore et bore dans le silicium et bore dans le silicium-germanium) n'est pas connue, tant pour le régime solide que liquide.

Laboratoire

Département des Plateformes Technologiques (LETI)
Service des procédés de Surfaces et Interfaces
Laboratoire de préparation de surface épitaxie TTH
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