MINATEC

Contexte

Dans les dispositifs MOS, le contact sur silicium est assuré par un siliciure métallique, formé sélectivement sur les zones de source/drain et la grille. La diminution de plus en plus importante de la surface de contact, associée à la réduction des dimensions des transistors, contribue à faire de la résistance de contact siliciure/silicium la composante principale des résistances parasitiques au niveau des source/drain.

Contexte

Dans les dispositifs MOS, le contact sur silicium est assuré par un siliciure métallique, formé sélectivement sur les zones de source/drain et la grille. La diminution de plus en plus importante de la surface de contact, associée à la réduction des dimensions des transistors, contribue à faire de la résistance de contact siliciure/silicium la composante principale des résistances parasitiques au niveau des source/drain.

Deux voies complémentaires peuvent alors être envisagées pour réduire cette résistance :

- la 1ère consiste à utiliser deux siliciures distincts sur le silicium type N et le silicium type P, l'un à faible hauteur de barrière Schottky pour les électrons, et l'autre à faible hauteur de barrière Schottky pour les trous ;

- la 2ème consiste à modifier la hauteur de barrière apparente entre le siliciure et le silicium en introduisant à l'interface des espèces minoritaires appropriées. C'est ce qu'on appelle l'ingénierie de l'interface.

Objectifs de la thèse

Le travail se déroulera en 3 parties : dans un premier temps, il s'agira, par une recherche bibliographique approfondie, de définir les couples siliciure/espèce minoritaire les plus pertinents en terme de modification des propriétés de hauteur de barrière. Puis, le coeur du travail expérimental portera sur l'étude des propriétés de diffusion de ces espèces dans le siliciure et le silicium (diffusion aux joints de grains, diffusion intragranulaire…). Une grande attention sera portée à la caractérisation de l'état chimique des espèces à l'interface (degrés d'oxydation, états de liaison, phases présentes). Dans ce cadre, de nombreuses techniques de caractérisation seront mises en oeuvre (SIMS, RBS, MEIS, Diffraction des RX, MET, MEB, sonde atomique tomographique...). Au terme de cette partie, un travail de modélisation des mécanismes devra être réalisé. Enfin, au cours de la 3ème partie du travail, les matériaux ainsi élaborés seront intégrés

sur des dispositifs simples permettant l'extraction des propriétés électriques de contact de l'interface siliciure/semiconducteur afin d'établir une corrélation entre l'état chimique des espèces et leur concentration à l'interface et les propriétés électriques des contacts.

Cette étude s'inscrit dans le cadre des activités "siliciures et intégration module" du Laboratoire des Matériaux et Modules Avancés (L2MA) du CEA-LETI. Le thésard travaillera en collaboration avec les équipes "Intégration dispositifs" et "Caractérisations" du LETI. Il sera également amené à travailler en salle blanche pour l'élaboration et la caractérisation des matériaux. Le thésard bénéficiera en outre des compétences

acquises au LETI depuis plusieurs années dans le domaine des siliciures. La thèse sera menée en collaboration avec l'IM2NP (CNRS-Marseille) dont les compétences dans le domaines de la compréhension des mécanismes de croissance des siliciures sont mondialement reconnues (équipe de Dominique Mangelinck).