Implantation localisée

Dose 2 et énergie 2

Dépôt pour éviter l’exo diffusion Protection de la diffusion. Recuit à 950°C

Afin de protéger les zones implantées lors de la diffusion des amenées de courants en polysilicium, nous devons encapsuler les zones à protéger. Cette opération peut être faite grâce à un dépôt d’oxyde, ou de Si3N4.

L’étape de diffusion est utilisée pour les zones implantées comme une étape thermique faisant office de recuit. Ce recuit permettant la diffusion des implantations, et l’activation des éléments dopants dans le polysilicium. Lors de cette étape, une exo-diffusion a lieu. Ce phénomène est très influencé par le type d’encapsulant utilisé. Il en résulte donc des variations sur le dopage final du polysilicium.

Oxyde Si3N4

Figure II.21 : Comparaison de l’encapsulation par SiO2 et Si3N4

Ces deux simulations ont été effectuées avec les mêmes paramètres d’implantation et de recuit. On note donc que l’utilisation de Si3N4 permet une meilleure uniformisation du niveau de dopage. Les prochaines simulations seront donc réalisées en prenant en compte l’utilisation d’un masquage par une couche de 0.8µm de Si3N4.

• Pour le couple de dopage P+

/N+ :

Dans le cas du dopage de type P pleine plaque, le bore implanté permet un bon contrôle du dopage dans le polysilicium. Le tableau suivant synthétise des résultats obtenus par simulation. Dose (atm/cm²) 1.10 16 5.1015 2,5.1015 1,5.1014 Energie (keV) 50 50 50 50 Dopage (atm/cm3) 1,5.10 20 7,8.1019 3,8.1019 2,3.1018

Figure II.22 : Profil de dopage obtenu par une dose 1.5.1014atm/cm² Energie 50 keV Dopage 3.5.1018atm/cm3

On se rend cependant compte que dans le cas de dopages inférieurs à 1019atm/cm3, l’uniformité dans le poly silicium n’est plus assurée. Bien que très faible pour du 1018atm/cm3, ce défaut s’accentue avec la baisse du niveau de dopage. On peut contrer ce phénomène en allongeant le temps de recuit.

Le résultat plus précis de simulation réalisée pour obtenir un dopage visé dans la zone la moins dopée du micro éjecteur de type P de 3,2.1018atm/cm3 donne une dose de 3,2.1014atm/cm² et une énergie 50keV.

Figure II.23 : Profil de dopage obtenu pour une dose 3.2 1014atm/cm² Energie 50keV

Dans le cas du dopage de type N localisé, les doses et énergie nécessaires à l’implantation sont les suivantes : pour la réalisation de barrettes de type N+ dans du P+, le dopage visé pour la zone la plus dopée de type N est 3.1020atm/cm3 soit une dose de 3.1016atm/cm² et une énergie de 30keV.

• Pour le couple de dopage N+

/P+

Pour le dopage de type N pleine plaque, l’implantation d’arsenic pose plus de problèmes que celle du bore. En effet, les atomes d’arsenic mettent plus de temps pour diffuser dans la structure. De ce fait, pour un temps de recuit de 30min, les profils de dopage sont nettement non uniformes.

Figure II.24 : Profil de dopage selon le temps de recuit

Le résultat plus précis de simulation réalisée pour obtenir un dopage visé dans la zone la moins dopée du micro éjecteur de type N de 6,0.1019atm/cm3 donne une dose de 6,0.1015atm/cm²et une énergie 50keV.

Figure II.25 : Profil de dopage selon le temps de recuit (30-60min), Dose 6.1015atm/cm² Energie 50keV

Pour obtenir une répartition uniforme du dopage, nous sommes obligés d’augmenter la durée de l’étape de diffusion, afin de laisser le temps aux atomes de se répartir uniformément dans le polysilicium. La durée doit ainsi passer de 30min à 60min.

Pour le dopage de type P localisée, les doses et énergie nécessaire à l’implantation sont les suivantes : pour la réalisation de barrettes de type P+ dans du N+, le dopage visé pour la zone la plus dopée de type P est 4.1020atm/cm3 soit une dose de 4.1016atm/cm² et une énergie de 30keV.

Remarque : La zone d’implantation localisé est la plus dopée car il faut à peu près doubler la

quantité de dopant que l’on apporte pour contre balancer le dopage implanté précédemment et laisser la quantité de dopant que l’on désire.

Soit au final, deux types de structures sont rencontrés :

• La première structure est celle qui présente des barrettes N+

dans du P+ :

N++ après diffusion.

N+ implanté localement.

P+ implanté pleine plaque.

• La seconde structure est celle qui présente des barrettes P+

dans du N+ : P+ implanté localement.

N+ implanté pleine plaque. N++ après

diffusion.

Avec les données de notre étude, nous avons tous les éléments pour passer à la réalisation technologique. Nous verrons dans le chapitre suivant, lors de la réalisation des masques, la disposition des barrettes et des masques de protection de la diffusion activation. Nous procéderons aussi à une étude sommaire de l’influence de ce masque d’activation. Nous présenterons également de manière précise la technologie de réalisation avec les problèmes rencontrés et les solutions mises en œuvre. Enfin ces composants seront mis à l’épreuve durant des caractérisations électriques et thermiques que nous présenterons dans le chapitre IV.

R

:

[1] R. Allen & al, “Thermodynamics and hydrodynamics of thermal ink jets”, Hewlett- Packard journal, may 1985, 21-27.

[2] T. Phou, “Conception et réalisation d’un micro injecteur matriciel pour la fonctionnalisation des biopuces”, Thèse de l’université Paul Sabatier de Toulouse, Mai 2003.

[3] A. Asai, “Bubble dynamics in boiling under high heat flux pulse heating”, Journal of heat transfer, 1991, Vol. 113, 973-979.

[4] Youngner & al, “MEMS Mega-pixel Micro-thrusters Arrays for Small Satellite Station keeping”, 14th annual/USU Conference on Small Satellites.

[5] SHARP LCD Application Note, « An examination of Active Matrix Technologies and

Components »

[6] T.Leroux, « Techniques d’adressage de matrices à cristaux liquides, Optoélectronique », (Volume 1) P. Chavel éditeur scientifique.

Chapitre III

Réalisations