1 / 17

Atelier « Contamination »

Atelier « Contamination ». Giens, Journées de l’IM2NP, 11-12 mai 2010. Résumé de l’atelier. Contamination Silicium « microélectronique » « vieux sujet » mais contraintes ITRS « extrêmes »

wyanet
Download Presentation

Atelier « Contamination »

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Atelier « Contamination » Giens, Journées de l’IM2NP, 11-12 mai 2010

  2. Résumé de l’atelier • Contamination Silicium « microélectronique » • « vieux sujet » mais contraintes ITRS « extrêmes » • liste de (contaminants + complexes) connue (ne pas oublier H, C et O), en concentration faible, interactions de paires métal–défaut uniquement … • techniques nombreuses mais compromis « magique » à trouver: • Détecter / Quantifier / Identifier / Localiser • - Part importante de l’axe thématique « fiabilité du matériau au composant »

  3. Résumé de l’atelier • Contamination Silicium « microélectronique » • Projet « COMET » (FUI – 6 équipes IM2NP impliquées) • Développement de techniques de pointe (EDMR, DLTS, MAFM, micro-PCD, + Méthode optiques : ellipsométrie, spectroscopie, diffusion de la lumière, imagerie … • Étude des effets électriques (doses limite) • Etude physique de la diffusion / ségrégation y compris dans des structures microélectroniques complexes  multiples interfaces … + • Données sur la recombinaison des porteurs •  Pour simuler la contamination et ses effets

  4. Résumé de l’atelier • Contamination dans Si photovoltaïque • contamination de plusieurs décades supérieure à la microélectronique • défauts étendus (dislocations, joint de grains) • …mais même problèmes et techniques que la microélectronique • Contamination autres matériaux • - SiGe, ZnO, Semi-conducteurs à grand gap (GaN, SiC…) • Sujet très en pointe au niveau international • Physique originale / Si: relaxation des défauts dans les SC grands gap

  5. Résumé de l’atelier • Qu’est-ce qu’une contamination dans une nanostructure? • Au dans nanofils? • Comment « tient » un contaminant sur un nanofil? • Diffusion dopants dans boîte quantique? • Effets de surface? • Groupe de travail sur la DLTS … et l’EDMR • à mettre en place sous peu…

  6. Des contaminants • … dans les matériaux semi-conducteurs et isolants • … problématique ancienne qui fut « bloquante » dans l’industrie du MOS (Na, K) • Dopants: B, As, P, In + association dopant-défauts, dopant-contaminant… • Organiques (COV – Composés Organiques Volatiles • Inorganiques • métaux et leurs contaminants (soufre…) • carbone, oxygène, complexes • Acides / Bases + … tout ce qui n’est pas attendu

  7. Des contaminants Liste de contaminants établie lors du projet CIM-Conta (2005-2009)

  8. Des contaminants

  9. Des effets Industriels : perte de rendement , de performances Physiques : précipités, défauts, complexes, procédés Electriques : instabilités, décalages en tension, claquages, vieillissement accéléré

  10. Des effets Industriels : perte de rendement , de performances Physiques : précipités, défauts, complexes, procédés Electriques : instabilités, décalages en tension, claquages, vieillissement accéléré

  11. Des Etudes multiples  Différents aspects des études de contamination:  Identification des étapes sensibles du procédé de fab. et des causes de la contamination  Limitations des contaminations lors du procédé de fab.  Effets sur le procédé de fabrication (délaminage, masques…)  Effets sur le fonctionnement du dispositif final  Etudes statistiques (proportion de cellules défectueuses…)  Contrôle de la contamination - Nettoyage (surfaces) - Piégeage et « gettering » (étape de décontamination + piège à demeure sur site) - Barrières  Etude sur les matériaux et les structures (multicouches…)  Etude sur les dispositifs

  12. Des Techniques nombreuses  Caractérisation des contaminants dans le matériau:  Détection de présence  Caractérisation de leur mobilité dans le matériau  Réaction /précipitation dans le matériau (défauts étendus, interf.)  Contraintes  Propriétés mécaniques pour le procédé (adhésion des couches…)  Techniques de caractérisation physico-chimiques(détection /quantification)  surface  STM, AES, MEIS, XPS, AFM magnétique, AFM électrique, LEED/RHEED, TXRF…  Interfaces  STM, AES, SAT, TEM, AFM magnétique, AFM électrique…  Volume  SIMS, TOF-SIMS, D-SIMS, DLTS, RBS, SAT, TEM, XRD, FIM, EDMR  Techniques de caractérisation électrique(matériau / fonction. Dispo.)  Durées de vie: voir tableau ci-joint… + Micro PCD  Mobilité électronique :  Piégeage de charges: décalages C-V, I-V  Claquage d’oxydes: statistiques  Vieillissement prématuré: cinétiques de vieillissement

  13. Techniques de durée de vie

  14. Le projet COMET • Ambition du projet: Caractériser et quantifier l’impact des contaminants métalliques sur les performances électriques des circuits • Porteur: ST Microelectronics • Objectifs du développement • Etablir la relation entre contamination contrôlée et les performances des composants • Modéliser le comportement des contaminants métalliques au cours du procédé • Explorer de nouvelles techniques de caractérisation permettant d’adresser les besoins analytiques des technologies hétérogènes embarquées. • Améliorer les procédures de nettoyage dans le but de minimiser la contamination apportée par les • Équipements • Maitriser les méthodes de contamination sur plaquettes

  15. Le projet COMET Moyens mis en œuvre vis-à-vis de la difficulté scientifique (non-exhaustif) - Techniques d’analyses de surface VPD associé à ICPMS, TOF-SIMS, D-SIMS - Techniques d’identification de contaminants dans le volume DLTS… - Techniques de mesure des longueurs de diffusion de porteurs minoritaires Micro-PCD, SPV… - Techniques de caractérisation fine MAFM, EDMR… - Techniques de caractérisation électrique à base de Testeurs électriques standard - Logiciels de simulation SPICE

  16. Ajouts Contaminants : H Méthode optiques : ellipsometrie, spectroscopie, diffusion de la lumière, imagerie Structures microélectronique  multiples interfaces  ségrégation Simulations  plusieurs physiques: diffusion/réaction et recombinaisons des porteurs (rayon de capture…) Si métal en concentration faible, interactions de paires métal–défaut uniquement But = trouver la bonne combinaison de techniques permettant l identification et la détection

More Related