Réalisation et caractérisation de photodétecteurs UV par laser à excimère (ArF)

Abstract

Résumé. Dans le domaine de la microélectronique, la diminution de la taille des composants est un point clé du développement industriel. La réalisation de jonctions ultra-minces (USJ : Ultra-Shallow Junctions) est devenue une alternative évidente pour les futures technologies CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Elle présente également un fort intérêt pour d'autres applications telles que la conception de détecteurs UV. Dans ce domaine de longueurs d'onde, la pénétration des photons dans le silicium est inférieure á 10 nm. La zone de charge d'espace devra se trouver en surface pour diminuer les pertes de signal par recombinaison.Pour commencer, nous présenterons les performances atteintes par l'association d'une implantation par immersion plasma (PIII : Plasma Immersion Ions Implantation) [1-3] et d'un recuit au laser á excimère (ELA : Excimer Laser Annealing) [4][5][6][7]. A l'aide de caractérisations électriques par mesures quatre pointes, nous pouvons estimer le niveau d'activation de nos jonctions. Des analyses SIMS nous ont permis de mesurer le profil de concentration en dopants après activation. Les jonctions obtenues ont une résistance par carré inférieure á 500 /sq pour une profondeur de jonction de 23 nm. Enfin, nous avons réalisé des mesures de courant de fuite sur diodes afin de caractériser la quantité de défauts dans la jonction.Pour compléter cette étude, nous mettrons en évidence des inhomogénéités dues au traitement laser. Des cartographies du photo-courant (LBIC : Light Beam Induced Current) [8][9][10][11] á différentes longueurs d'onde nous ont permis de relier ces inhomogénéités aux bords du faisceau laser. Il a été possible par la suite de relier la génération des défauts á un profil non-abrupte de bord de faisceau. Afin de mettre en évidence des défauts dans la structure cristalline du silicium, nos jonctions ont été caractérisées par microscopie électronique á transmission (TEM), ce qui a permis de localiser les défauts sur une couche de 3 nm en surface du substrat.