Étude des couplages radiatifs et thermiques et des modifications physicochimiques engendrés par un recuit laser milliseconde sur la grille polysilicium de la technologie CMOS 45 nm Study of the radiative and thermal coupling and of the physico-chemical modifications induced by a millisecond lase annealing on the polysilicon gate in the 45 nm CMOS technology CMOS recuits laser effets de motifs dopage diffusion activation polysilicium CMOS ; laser anneal ; pattern effects ; doping ; diffusion ; activation ; polysilicon 621.38 MOS complémentaires Thèses et écrits académiques Semiconducteurs Thèses et écrits académiques Silicium cristallisé Thèses et écrits académiques Silicium cristallisé Thèses et écrits académiques Silicium cristallisé Thèses et écrits académiques Cette étude s'est portée sur les couplages radiatifs et thermiques entre un recuit laser milliseconde et les motifs présents à la surface d'une plaque de silicium, ainsi que sur l'influence de ce traitement sur les propriétés physico-chimiques de la grille de polysilicium dopé. Les procédés de recuits millisecondes à très haute température ont été introduits à partir du nœud technologique CMOS 45 nm afin d'améliorer l'activation des dopants par rapport aux recuits rapides traditionnels tout en minimisant la diffusion de ces espèces dans le silicium. Ce type de recuit ultracourt peut générer une variation de température entre deux zones à la surface d'une puce possédant des propriétés radiatives et/ou thermiques différentes. Ces différences de température peuvent altérer les performances électriques des dispositifs et, en particulier, celles des résistances de polysilicium dopé non-silicuré. Au cours de ces travaux, le développement d'un modèle numérique, conjuguant les aspects optique et thermique du balayage du laser, a permis de démontrer que ces variations de température pouvaient dépasser 600°C lors d'une irradiation directe du faisceau laser sur les motifs. Ces écarts peuvent être sensiblement réduits (-90%) en présence d'une couche absorbante. Ensuite, la mise en évidence d'une redistribution massive des dopants dans le polysilicium soumis à un recuit laser a été reliée à la forte ségrégation hors-équilibre des dopants aux joints de grains quantifiée par STEM EELS et Sonde Atomique. Enfin, les gains électriques observés en termes d'activation par ce recuit laser précédé d'un recuit Spike ont pu être associés à la croissance de grain générée lors du recuit laser. This study concerned, on one hand, on the radiative and thermal couplings between the millisecond laser annealing and the layout at the surface of bare silicon and, on the other hand, on the influence of this thermal treatment on the physico-chemical properties of the doped polysilicon gate. The millisecond processes have been introduced in the CMOS 45 nm node to enhance doping species activation without any additional diffusion. This kind of ultrashort optical annealing can generate a temperature variation on the chip surface between two zones with different radiative and\or thermal properties. These temperature differences may alter the electrical performances of the devices and, in particular, those of the unsaliced-doped-polysilicon resistances. The development of a numerical model, conjugating the optical and thermal aspects of the laser scanning, allowed demonstrating that these temperature variations could overtake 600°C during an irradiation directly on the layout. On the other hand, this difference can be appreciably reduced (90 %) in the presence of an absorbent layer. Moreover, the revealing of a massive redistribution of doping species inside the polysilicon was connected with the strong segregation in the grain boundaries quantified by STEM EELS and Atom Probe Tomography. Finally, the electrical gains observed in terms of activation have been associated to the grain growth generated by this additional laser step. Electronic Thesis or Dissertation Text fr France PDF https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2010/COLIN_Alexis_2010.pdf Université de Strasbourg Strasbourg Colin Alexis 1982-01-01T00:00:00 FR 150628099 http://www.theses.fr/2010STRA6146 2010STRA6146 2010-04-16T00:00:00 Électronique, microélectronique, optique et lasers, optoélectronique, micro-ondes Université de Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Mathiot Daniel 059207329 Fogarassy Eric 033007136 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) ED269 156504863 ddc:620