du siliciure de platine
III.4 Formation du Siliciure de Platine (PtSi)
III.4.5 Discussion sur les mécanismes de ségrégation des dopants
Nous avons pu mettre en évidence la dépendance de la hauteur de barrière entre le siliciure de platine et le silicium avec la dose d’espèces implantées. Une ségrégation de bore à l’interface permet d’abaisser la barrière aux trous à 0.11 eV. Par ailleurs, la ségrégation d’As permet d’atteindre une barrière aux électrons d’environ 0.15 eV. Ce résultat est remarquable, étant donné que le siliciure de platine présente initialement une hauteur de barrière aux électrons d’environ 0.90 eV. La valeur obtenue est inférieure aux barrières mesurées pour le siliciure d’erbium. Les techniques de ségrégation de dopants permettent donc d’obtenir de faibles hauteurs de barrière avec le siliciure de platine, pour les deux types de porteurs.
Plusieurs mécanismes sont mis en jeux lors de la ségrégation des dopants. Le mécanisme de chasse-neige (snow-plough) a souvent été observé. Les dopants sont repoussés à l’interface lors de la formation du siliciure. Cet effet est directement relié à la solubilité limite des dopants dans le siliciure. Toutefois, dans le cas du PtSi, nous avons pu montrer la présence de phases intermédiaires Pt2Si et Pt3Si. La solubilité limite des dopants étant très
dépendante de la phase en question, la compréhension fine des mécanismes de ségrégation lors d’un procédé complexe tel que la formation du siliciure de platine dépasse le cadre de cette étude.
Il est intéressant de rappeler que l’interprétation généralement avancée pour expliquer l’impact de la ségrégation des dopants sur la hauteur de barrière fait appel à la formation d’un dipôle électrique interfacial (v. Ch II). Toutefois, nous rappelons que certains auteurs
Chapitre III _ Fabrication et Caractérisation du siliciure d’erbium et du siliciure de platine
évidence que dans le cas de substrats de Si fortement dopés, la formation d’un composé Pt- Dopant peut s’avérer énergétiquement favorable. En particulier, les composés suivants (Pt3B
Pt2B Pt3B2 ; PtAs2 Pt2As3 ) peuvent apparaître dans le cas de fortes doses de B ou d’As. Il
convient donc de ne pas exclure l’hypothèse de la formation d’un composé binaire Pt-Dopant ou ternaire Pt-Si-Dopant, entraînent non plus une modulation électrique, mais une modulation chimique du travail de sortie du métal.
III.5 Conclusion
Nous avons présenté dans ce chapitre les résultats essentiels obtenus lors de notre étude du siliciure d’ erbium et du siliciure de platine. Nous avons montré que le procédé de fabrication peut être optimisé en utilisant un nettoyage par plasma in situ de l’échantillon lors du chargement dans l’équipement, puis en réalisant un recuit post nettoyage de manière à guérir les défauts générés sur les zones de SiO2. Après un recuit à 600°C, une barrière aux
électrons de 0,26eV est obtenue, tout en maintenant une rugosité de surface et une résistance par carreau acceptables. Toutefois, les risques de siliciuration du SiO2 et un phénomène
d’exodiffusion du silicium lors de la siliciuration mis en évidence dans cette étude constituent deux obstacles majeurs pour l’utilisation de ce matériau dans les technologies CMOS.
L’étude de la formation du siliciure de platine nous permet de déterminer une fenêtre de procédé pour ce matériau. Nous mettons en évidence la séquence de formation des phases permettant de former PtSi. L’évolution de la rugosité de surface et d’interface, et leur impact sur la hauteur de barrière sont discutés. Une hauteur de barrière d’environ 0,22 eV est mesurée, en accord avec les résultats précédemment reportés dans la littérature.
Nous proposons finalement une méthode d’ingénierie de la hauteur de barrière par ségrégation de dopants. Des valeurs particulièrement faibles sont obtenues, aussi bien pour des barrières aux trous en utilisant une ségrégation de bore (0,11eV), que pour des barrières aux électrons en mettant en œuvre une ségrégation d’arsenic (0,15eV).
Ce dernier résultat mérite une attention toute particulière. En effet, cette faible barrière aux électrons montre qu’une ségrégation d’arsenic lors de la siliciuration du platine permet d’obtenir une barrière inférieure à celle du siliciure d’erbium. Nous pouvons donc envisager un schéma d’intégration mettant en œuvre un seul siliciure, dont la hauteur de barrière est modulée grâce à une ségrégation de dopants.
Le siliciure de platine présente donc un grand intérêt dans le cadre de la réalisation de contact à faible hauteur de barrière. Dans le chapitre suivant, nous concentrons notre étude sur les méthodes de retrait sélectif permettant un intégration du platine dans des architectures CMOS.
Chapitre III _ Fabrication et Caractérisation du siliciure d’erbium et du siliciure de platine
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Chapitre IV _ Approche alternative de l’intégration des siliciures quasi-nobles