Simulation des profils de dopage par la méthode de monte carlo des films SI-LPCVD fortement dopes au bore

Abstract

Les résultats de profils SIMS de dopage des films de silicium polycristallin (Si-LPCVD type-P) fortement dopés in-situ au bore, avant et après traitements thermiques d'oxydation ont été présentés. Ces mesures ont été faites sur des couches submicroniques d'environ 200 nm d'épaisseur et déposées à deux intéressantes températures de dépôt Td = 520°C et 605 °C. Les premiers dépôts contiennent relativement moins de grains et joints de grains comparés au second type de dépôts. Ce choix délibéré de Td, a permis de spécifier le rôle joué par les grains et joints de grains et leurs influences sur le comportement de la diffusion du dopant. Ces films ont été dopés au bore par le mode in-situ à une concentration de l'ordre de 2 x 1020 at. cm-3.Tout les traitements thermiques d'oxydation ont été réalisés sous oxygène sec O2 à trois différentes températures d'oxydation différentes Tox = 840, 945 et 1050°C pour plusieurs durées. Les changements dans le comportement du profil de dopage semblent être remarquable dans trois régions spécifiques : à la surface, interface et en volume. Prenant en compte, qu'à ces hauts niveaux de dopage, ou le coefficient de diffusion D devient dépendant de la concentration, les valeurs de D ont été calculées à travers les profils SIMS de dopage. Comme attendu, ces valeurs de D obtenues différent de celles observées dans le silicium monocristallin. Elles varient de 1.82 à 2.73 x 10-14 cm2.s-1 à Tox = 840°C, de 1.86 à 3.72 x 10-13 cm2. s-1 à Tox = 945°C et de 3.32 à 44.24 x 10-13 cm2 s-1 à Tox = 1050°C. Ces valeurs sont en bon accord avec celles rapportées dans la littérature. L'effet des joints de grains semble être moins considérable si nous comparons les résultats de D correspondant aux deux dépôts. Ce comportement est compréhensivement discuté si nous supposons que les joints de grains au niveau de la solubilité solide limite sont les sources à plusieurs interactions fondamentales qui seront vraisemblablement la cause de l'inactivité électrique et physique du dopant. Elle peut aussi être représentative du phénomène de ségrégation, de formation des clusters, et des composés complexes, comme il a été largement discuté dans la littérature. Dans ce travail, on est amené à travailler avec des dispositifs UHF/VHF rapides et intégrés dont les dimensions sont réduites, et cela est obtenu à travers l’introduction des transistors à jonctions courtes dont le processus de réalisation pose un certain nombre de contraintes technologiques. Après traitements thermiques postérieurs d’oxydation, le dopant diffuse plus loin dans le matériau. Pour remédier à ce défaut nous avons essayé d’introduire un processus de contrôle des paramètres liés à l’implantation ionique en utilisant la méthode de Monté-Carlo pour corriger les défauts associés au processus technologique, et cela en utilisant deux programmes informatique écrit en fortran 77 connu sous le nom de TRIM (Transport of Ions in Matter), dans le but de déterminer les trajectoires des particules tel que le bore à l’intérieur d’une cible semi-conductrice donnée et cela dans le but de reconstituer les profils de dopage c’est à dire la répartition des dopants dans les substrats de silicium monocristallin; en fixant une valeur de la dose d’implantation tout en diminuant le pas sur l’épaisseur.