Soutenance de thèse de Clara DELWAIL

Le siliciure de nickel allié avec 10% de Pt est largement utilisé pour former les contacts des transistors MOS des nœuds technologiques les plus avancés. Le siliciure de Ni(10%Pt) présente de nombreux avantages, cependant, la stabilité morphologique et thermique de la phase NiSi(Pt) posent encore des problèmes pour la fiabilité des composants. De plus, une diminution de la résistivité du siliciure est requise pour améliorer les performances électriques. Dans ce travail, l’influence de la PAI Ge sur la siliciuration et sur les propriétés du NiSi(Pt) est étudiées. Différentes conditions de PAI Ge ont été réalisées avant le procédé de siliciuration. Les conditions d’implantations ont été choisies pour faire varier la position de l’interface a-c par rapport au front de croissance du siliciure et la concentration d’atomes de Ge implantés. Les différents échantillons ont été caractérisés par plusieurs méthodes. La croissance du siliciure a été étudiée suivant deux approches. La première, par XRD in-situ, met en avant la séquence de phase et la cinétique de formation des phases avec une rampe de montée en température relativement lente. La seconde, par recuit thermique rapide (RTA) puis mesure de l’épaisseur par XRR, permet de tracer l’évolution de l’épaisseur du premier siliciure pour une rampe de montée en température rapide et donc un budget thermique similaire à celui utilisé lors du procédé de siliciuration (salicide). Les cinétiques de formation du premier siliciure sont confrontées à différents modèles de croissance. Les analyses montrent que le premier siliciure est amorphe pour tous les échantillons. Les conséquences sur le procédé de siliciuration partielle (formation partielle du premier siliciure) sont discutées. Enfin, les propriétés des siliciures ont été déterminées en fonction des conditions de PAI. Les influences du substrat en silicium amorphe sur la vitesse de formation du premier siliciure ainsi que sur la germination, la croissance des grains et la texture du NiSi sont discutées. En considérant l’épaisseur amorphe et la concentration d’atomes implantés, les résultats permettent d’identifier des conditions d’implantation pour lesquelles la résistivité est minimale. Des perspectives permettant d’optimiser le procédé de PAI et les contraintes liées à l’intégration de la PAI dans le procédé de siliciuration sont également discutées.

Nickel silicide alloyed with 10% of Pt is widely used to form the contacts of the MOS transistors for the most advanced technology nodes. Ni(10%Pt) silicide presents important advantages. However, the Ni(10%Pt) silicide still presents some drawbacks related to the morphological and thermal stability of the NiSi(Pt). Moreover, a decreased resistivity is required to improve the electrical performances. In this work the impact of the Ge PAI on the silicidation and the NiSi properties is presented. Different PAI conditions have been achieved before the silicide process. The implantation conditions have been determined to vary the relative position of the a-c interface with the silicide growth front and the Ge concentration. Samples were characterized according to several methods. The silicide growth has been studied by two approaches. The first one, puts forward the silicide phase sequence and kinetics using XRD in-situ analysis which is performed at a relatively slow anneal rate. The second one, by rapid thermal anneals (RTA) and XRR measurements, allows to plot the silicide thickness evolution for a fast anneal rate which is comparable to the one used in industrial silicide process (salicide). The kinetic of growth of the first silicide, studied by RTA, are compared to several growth models. Analyses show that the first silicide is amorphous for all the samples. The implications on the partial silicidation process (partial formation of the first silicide) are discussed. Finally, the silicide properties were determined as a function of the PAI conditions. Influences of the amorphous silicon substrate on the growth rate of the first silicide and the NiSi nucleation, roughness, grain growth and texture are discussed. By considering the amorphous thickness and the Ge concentration, the results show the optimal implantation conditions that allow minimizing the resistivity. Perspectives about PAI process optimization and integration issues of the PAI on the silicide process are discussed.