soutenance_4 - TEL (Thèses-en

CARACTÉRISATION PAR HOLOGRAPHIE ÉLECTRONIQUE "OFF-
AXIS" ET SIMULATION DU DOPAGE 2D SUR SUBSTRAT SOI
ULTRAMINCE
UNIVERSITÉ DE
GRENOBLE
THESE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE GRENOBLE
Spécialité nanophysique
Présentée et soutenue publiquement par
Cyril Ailliot
le 4 novembre 2010
Doctorant
Directeur de thèse
Encadrant LETI/LCPO
Encadrant STM
Encadrant LETI/LSCE
Ailliot Cyril
Bertin François
Cooper David
Pakfar Ardechir
Rivallin Pierrette
1

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Problématique : Simulation TCAD
INTRODUCTION Problématique
Besoin de calibration physico-
chimique de la TCAD pour les
dimensions nanométriques et les
architectures SOI.
Simulation de procédés
(Dépôt, gravure,
implantation, diffusion)
SPROCESS / ATHENA
Simulation électrique
(Courant de sortie,
potentiel)
SDEVICE / ATLAS
TCAD : nMOS SOI
0 V
0.5 V
30 nm
2
30 nm
Grille
BOX
2.1021 at.cm-3
1010 at.cm-3
S D

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Problématique : caractérisation de dopants
INTRODUCTION Problématique
Holographie :
Résolution <10 nm.
Dopage actif.
Mesure directe.
Large champ de vue.
SIMS
APT
1013 –1021
> 5.1018
1 µm
0.5 nm
non (1D)
oui
chimique
chimique
Technique
Amplitude de
détection
(at.cm-3)
Résolution
Spatiale
directe
directe
Type de
Mesure
Applicable
aux FDSOI
Sensibilité
aux dopants
3
La résolution spatiale et l’amplitude de détection de
l’holographie sont elles suffisantes?
Quelle est l’impact des artefacts de mesure?
KFM
SCM
SSRM
1015 –1020
1015 –1020
1015 –1020
50 nm
>10 nm
2 nm
oui
oui
oui
active
active
active
directe
avec étalon
avec étalon
MEB 1015 –1020 2 nm non (oxyde)activeavec étalon
EELS 1019 –1021 2 nm oui (nMOS)chimiquedirecte
Holographie 1017 –1020 5 nm ouiactivedirecte

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Problématique : simulation TCAD et holographie
INTRODUCTION Problématique
Axes de recherche
•Holographie.
•Préparation d’échantillons.
•Simulation et holographie.
30 nm
Holographie (TCK= 170 nm) : nMOS SOI
0 V 0.5 V
4
Grille
BOX
0 V 0.5 V
TCAD : nMOS SOI
30 nm
Vide
Echantillon
Ion primaire
Particule éjectée
100 nm
W
Si-c
Si-a 50 nm
MET : préparation FIB
0 rad 0.6 rad
Simulation de procédés
SPROCESS
+
Equation de Poisson
SDEVICE/ATLAS

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Contexte
INTRODUCTION Contexte
LETI/LCPO :
Holographie
électronique
(David Cooper)
LETI/LSCE :
Simulation TCAD
Echantillons LETI
(Pierrette Rivallin)
ST : Imaging Group.
Microscopie
électronique
(Nadine Bicais)
ST : Technology
Modeling.
Simulation TCAD
(Ardechir Pakfar)
Contexte
•Caractérisation et
simulation
•Collaboration
recherche/industrie
5
Thèse CIFRE
CEA - LETI / STM - Crolles