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Atelier « Contamination »

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

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Atelier « Contamination »

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Presentation Transcript

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

  2. 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 • Eléments radioactifs (émetteurs a, traces <ppb) • Acides / Bases + … tout ce qui n’est pas attendu

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

  4. Des contaminants

  5. Des effets et des études Industriels : perte de rendement , de performances  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…) Physiques : précipités, défauts, complexes, procédés  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…)

  6. Des effets et des études Electriques  Effets sur le fonctionnement du dispositif final (instabilités, décalages en tension)  Etudes statistiques (proportion de cellules défectueuses, claquages…)  Etude sur les dispositifs (vieillissement accéléré)

  7. 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, VPD-ICPMS…  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

  8. Techniques de durée de vie

  9. 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

  10. 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

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