Abstract
Recently, discussions on the growth mechanisms of the cavities
in ions implanted semi-conductors were done (experimentally and
numerically).This document highlights the numerical calculation of the
magnification of these nano-cavities by two potential basic mechanisms : the
Oswald Ripening and Coalescence Migration. At the appropriate annealing
temperatures, numerical results are slightly different from experimental
results, at least at the speed curves and observe the effect of growth. It is
important to describe the dominant growth mechanisms to determine and monitor
the effects of nano-cavities in the manufacture of components based on
semiconductors. This work will also make possible to choose the appropriate
parameters of ion implantation and appropriate performance requirements for the
manufacture of electronic components.
Table des figures
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1.1
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Schéma d'un implanteur par faisceau d'ions [2]
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10
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1.2
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Profils d'implantation du Bore dans le silicium [2]
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11
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1.3
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Distribution des ions et des défauts en fonction de la
profondeur dans un matériau [3] . .
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12
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1.4
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Mécanisme de freinage d'un ion dans un solide [3]
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13
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1.5
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Schéma simplifié d'un implanteur plasma
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15
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1.6
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boucle de dislocations formées dans le matériau.
[5]
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19
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1.7
|
Image en haute résolution d'une cavité
sphérique.[5]
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20
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1.8
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Exemple de cavités facettées ou non obtenues pour
une implantation à 1,55 MeV de 5.1016
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He/cm-2 et un recuit de 700°C pendant une heure.
[5]
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21
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2.1
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Etapes du procédé Smart Cut.
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24
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2.2
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Processus de piégeage (gettering).
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25
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3.1
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Croissance thermique de nano-cavités, cas d'implantation
de l'As [E. Ntsoenzok].
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29
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3.2
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Processus de migration coalescence.
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30
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3.3
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Processus d'oswald ripening
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31
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3.4
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Croissance de nano-cavités suivant le mécanisme
d'Oswald ripening
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33
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3.5
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Représentation des invariances du rayon moyen des
nano-cavités/bulles en fonction de la
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concentration d'hélium pour les différents
mécanismes de croissance, MC et OR
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34
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3.6
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Schéma représentatif du phénomène de
coalescence entre deux nano-cavités
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38
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3.7
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(a))Résultats des simulations de OR pour un recuit de
1800 s en fonction de la température
pour dt = 0,0001s;
(b))Résultats des simulations de OR pour un recuit de 1800 s en
fonction
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de la température pour dt = 0,001s.
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40
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3.8
|
Influence du nombre de particules
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40
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3.9
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(a))Simulations de OR pour un recuit de 1800 s en fonction de
la température pour 500
nano-cavités; (b))Résultats des
simulations de OR par J. H. Evans pour un recuit de 1800
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s en fonction de la température et comparaison avec deux
résultats expérimentaux
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41
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3.10 (a))Histogramme de la distribution initiale de taille des
nano-cavités/bulles pour un recuit à 1050°C; (b))Histogramme
de la distribution de taille des nano-cavités/bulles pendant le recuit
à 1050°C après 1800 s. 41
3.11 Histogramme de la distribution ((a) initiale; (b) finale) de
taille des nano-cavités/bulles pendant un recuit à 1050°C
par J. H. Evans 42
3.12 (a)) : Graphe du rayon cubique en fonction du temps pour
calculs effectués à 1100°C et 1200°C; (b)) : Graphe du
rayon cubique en fonction du temps pour calculs effectués à
1100°C et 1200°C par J. H. Evans. 43
Table des matières
Dédicaces i
Remerciements ii
Résumé iv
Abstract 1
Liste des figures 3
Table des matières 5
INTRODUCTION GENERALE 6
1 IMPLANTATION IONIQUE ET FORMATION DES NANO-CAVITES 9
1.1 L'IMPLANTATION IONIQUE PAR FAISCEAU D'IONS 9
1.1.1 Définition 9
1.1.2 Principe 9
1.1.3 Mécanismes physiques liés à
l'implantation ionique 11
1.2 L'IMPLANTATION IONIQUE PAR IMMERSION PLASMA 14
1.2.1 Principe de fonctionnement 14
1.2.2 Avantages et Inconvénients 15
1.3 APPLICATIONS DE L'IMPLANTATION IONIQUE 16
1.4 RECUIT POST-IMPLANTATION 17
1.5 FORMATION DES NANO-CAVITES 18
1.5.1 Précurseurs 18
1.5.2 Création des nano-cavités 18
1.6 CONCLUSION DU CHAPITRE 21
2 APPLICATIONS POTENTIELLES DES NANO-CAVITES 22
2.1 PROCEDE SMART CUT 23
2.2 GETTERING (PIEGEAGE D'IMPURETES) 25
2.2.1 Les différentes méthodes de piégeage
26
2.3 CONCLUSION DU CHAPITRE 27
3 CROISSANCE DES NANO-CAVITES/BULLES 29
3.1 CROISSANCE THERMIQUE DES NANO-CAVITES 29
3.1.1 La Migration Coalescence 29
3.1.2 L'Oswald Ripening (Maturation d'Oswald) 31
3.1.3 Comparaison des deux mécanismes de croissance
33
3.2 INTERET DE L'ETUDE DES NANO-CAVITES/BULLES 34
3.3 SIMULATIONS NUMERIQUES 35
3.3.1 Modèle de croissance par Oswald Ripening 35
3.3.2 Modèle de croissance par Migration Coalescence
37
3.3.3 Résultats de simulations et Discussions 39
CONCLUSION GENERALE 44
ANNEXE 46
Bibliographie 48
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