Nouvelles approches d'utilisation de la spectroscopie de photoélectrons à rayons X (XPS) pour le développement et le contrôle des technologies FDSOI avancées PDF Download
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Author: Laurent Fauquier
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Languages : fr
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Book Description
La miniaturisation et l'augmentation de la complexité des circuits intégrés avancés est l'un des axes d'évolution de l'industrie microélectronique. Pour assurer les performances du transistor, une maitrise précise des épaisseurs, de la structure cristalline et de la composition, notamment de la dose d'azote, est indispensable pour chacune des couches des empilements qui constituent les transistors. Or, cette architecture complexe présente de nombreux challenges pour la métrologie. En effet, avec l'alternance de films très minces, les techniques de métrologie usuelles, basées sur des mesures en volume, sont difficiles à mettre en œuvre. Ainsi, une émergence de l'utilisation des techniques à rayons X s'observe, telle que la spectroscopie de photoélectrons à rayons X (XPS) ; méthode adaptée pour l'étude quantitative en épaisseur et en composition chimique sur des films de moins de 10nm. L'objectif principal de cette thèse est d'explorer de nouvelles approches de mise en œuvre de la technique XPS tant dans la méthodologie d'utilisation que dans les structures de tests étudiées. Dans un premier temps, ce travail porte sur l'analyse de la composition et de l'épaisseur de couches minces homogènes de l'empilement de grille des technologies 14nmFDSOI et 28nmFDSOI, composé d'un canal de SiGe et d'un empilement high-k/interfacial layer HfON/SiON. La mesure d'épaisseur par XPS appliquée à l'empilement HKMG HfON/SiON/Si est tout d'abord étudiée afin de valider son utilisation pour un suivi en ligne tout en analysant les effets de diffusion élastique sur cette mesure. Afin de déterminer la composition et l'épaisseur de couches de SiGe sur substrat de silicium, l'étude d'une métrologie hybride entre l'XPS avec la technique de réflectivité des rayons X (XRR) est menée pour en déterminer la faisabilité et la sensibilité. Dans un second temps, ce travail s'intéresse à l'étude d'empilements présentant des compositions hétérogènes avec la profondeur grâce au pARXPS (parallel Angle Resolved XPS), utilisé afin d'obtenir des reconstructions de profils chimiques. Après avoir validé la technique sur des couches HfON, SiON et SiGe, celle-ci est appliquée à des empilements industriels. La prise en compte des profils présents dans le réel empilement de grille a permis d'étudier l'effet de l'oxydation du SiGe sur le profil du germanium ainsi que d'améliorer la justesse et la sensibilité de la mesure des espèces et des épaisseurs des couches HfON et SiON sur un XPS en ligne. Enfin, l'exploration d'utilisations moins conventionnelles de l'XPS (e.g. structures 3D, étude de cristallinité) ouvre de nouvelles perspectives pour la caractérisation des couches minces.
Author: Laurent Fauquier
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La miniaturisation et l'augmentation de la complexité des circuits intégrés avancés est l'un des axes d'évolution de l'industrie microélectronique. Pour assurer les performances du transistor, une maitrise précise des épaisseurs, de la structure cristalline et de la composition, notamment de la dose d'azote, est indispensable pour chacune des couches des empilements qui constituent les transistors. Or, cette architecture complexe présente de nombreux challenges pour la métrologie. En effet, avec l'alternance de films très minces, les techniques de métrologie usuelles, basées sur des mesures en volume, sont difficiles à mettre en œuvre. Ainsi, une émergence de l'utilisation des techniques à rayons X s'observe, telle que la spectroscopie de photoélectrons à rayons X (XPS) ; méthode adaptée pour l'étude quantitative en épaisseur et en composition chimique sur des films de moins de 10nm. L'objectif principal de cette thèse est d'explorer de nouvelles approches de mise en œuvre de la technique XPS tant dans la méthodologie d'utilisation que dans les structures de tests étudiées. Dans un premier temps, ce travail porte sur l'analyse de la composition et de l'épaisseur de couches minces homogènes de l'empilement de grille des technologies 14nmFDSOI et 28nmFDSOI, composé d'un canal de SiGe et d'un empilement high-k/interfacial layer HfON/SiON. La mesure d'épaisseur par XPS appliquée à l'empilement HKMG HfON/SiON/Si est tout d'abord étudiée afin de valider son utilisation pour un suivi en ligne tout en analysant les effets de diffusion élastique sur cette mesure. Afin de déterminer la composition et l'épaisseur de couches de SiGe sur substrat de silicium, l'étude d'une métrologie hybride entre l'XPS avec la technique de réflectivité des rayons X (XRR) est menée pour en déterminer la faisabilité et la sensibilité. Dans un second temps, ce travail s'intéresse à l'étude d'empilements présentant des compositions hétérogènes avec la profondeur grâce au pARXPS (parallel Angle Resolved XPS), utilisé afin d'obtenir des reconstructions de profils chimiques. Après avoir validé la technique sur des couches HfON, SiON et SiGe, celle-ci est appliquée à des empilements industriels. La prise en compte des profils présents dans le réel empilement de grille a permis d'étudier l'effet de l'oxydation du SiGe sur le profil du germanium ainsi que d'améliorer la justesse et la sensibilité de la mesure des espèces et des épaisseurs des couches HfON et SiON sur un XPS en ligne. Enfin, l'exploration d'utilisations moins conventionnelles de l'XPS (e.g. structures 3D, étude de cristallinité) ouvre de nouvelles perspectives pour la caractérisation des couches minces.
Author: Safia Benkoula
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Book Description
Au point de convergence entre les sciences fondamentales et les sciences appliquées, les nanosystèmes connaissent depuis une dizaine d'années un développement industriel à l'échelle planétaire. Parmi ces nanosystèmes, les agrégats, petites particules constituées de quelques atomes (ou molécules) à plusieurs milliers d'unités, constituent véritablement "le chaînon manquant" entre l'atome isolé et le solide massif. L'étude des interactions dans les agrégats permettrait de comprendre comment l'atome est influencé par son environnement lorsqu'il est inclus dans un système dense au sein d'autres atomes. La nanoparticule (NP) est constituée de plusieurs milliers à millions d'atomes, ses dimensions étant exprimées en nanomètres (nm, 1 nm = 10^{-9} m).L'engouement que suscitent les agrégats et les NPs est lié à leurs propriétés physiques particulières mais également à leur grande surface spécifique (rapport surface/volume). Il en résulte une grande réactivité liée à des sites réactionnels plus nombreux. Cette caractéristique est exploitée dans de très nombreux domaines d'applications (catalyse hétérogène, dépollution, photovoltaïque, nanomédecine).Cette expansion des activités "nanotechnologiques" implique le développement de méthodes de caractérisation de ces nouveaux types de matériaux, qui sont bel et bien présents dans notre vie.Parmi les méthodes de caractérisation de la matière, la spectroscopie de photoélectrons (XPS) générés par rayonnement synchrotron a, depuis longtemps, prouvé son efficacité pour l'étude des atomes, molécules et des matériaux, et s'est imposée en tant que technique de choix en science des surfaces. L'idée de ces travaux de thèse est de combiner la sélectivité atomique de la spectroscopie appliquée à la matière diluée, avec la sensibilité de surface de la spectroscopie X-mous sur les matériaux pour étudier des nanosystèmes (agrégats et NPs) en phase gazeuse par XPS dans le domaine d'énergie allant de 100 eV à 1000 eV.Nous présentons dans cette thèse les premiers résultats obtenus par cette approche sur la ligne de lumière PLEIADES du synchrotron SOLEIL, ligne à ultra-haute résolution dédiée à l'étude de la matière diluée. Les expériences ont porté sur des matériaux très utilisés dans les secteurs industriel et biomédical, en l'occurrence les NPs de TiO2, de Silicium et les NPs de polystyrène fonctionnalisées par des dérivés glucidiques}. Nous montrons comment l'XPS de NPs isolées nous permet de répondre à des questionnements concrets, comme la réactivité de surface des NPs, les processus et les dynamiques d'oxydation, l'inclusion d'hétéroatomes ainsi que l'interface ligand/NP. Les résultats présentés ici montrent non seulement la faisabilité de la méthode, mais plus encore, prouvent qu'il est possible d'adresser des problématiques appliquées ayant trait à des phénomènes réactionnels surfaciques, sur des NPs isolées, aléatoirement orientées.
Author: Paolo Mele
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ISBN: 9781536160864
Category : Zinc oxide thin films
Languages : en
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Book Description
Zinc oxide (ZnO) is an n-type semiconductor with versatile applications such as optical devices in ultraviolet region, piezoelectric transducers, transparent electrode for solar cells and gas sensors. This book "ZnO Thin Films: Properties, Performance and Applications" gives a deep insight in the intriguing science of zinc oxide thin films. It is devoted to cover the most recent advances and reviews the state of the art of ZnO thin films applications involving energy harvesting, microelectronics, magnetic devices, photocatalysis, photovoltaics, optics, thermoelectricity, piezoelectricity, electrochemistry, temperature sensing. It serves as a fundamental information source on the techniques and methodologies involved in zinc oxide thin films growth, characterization, post-deposition plasma treatments and device processing. This book will be invaluable to the experts to consolidate their knowledge and provide insight and inspiration to beginners wishing to learn about zinc oxide thin films.
Author: David Adler
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 1489922601
Category : Science
Languages : en
Pages : 448
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Book Description
The Institute for Amorphous Studies was founded in 1982 as the international center for the investigation of amorphous mate rials. It has since played an important role in promoting the und er standing of disordered matter in general. An Institute lecture series on "Fundamentals of Amorphous Materials and Devices" was held during 1982-83 with distinguished speakers from universities and industry. These events were free and open to the public ,and were attended by many representatives of the scientific community. The lectures themselves were highly successful inasmuch as they provided not only formal instruction but also an opportunity for vigorous and stimulating debate. That last element could not be captured within the pages of a book I but the lectures concentrated on the latest advances in the field I which is why their essential contents are he re reproduced in collective form. Together they constitute an interdisciplinary status report of the field. The speakers brought many different viewpoints and a variety of back ground experiences io bear on the problems involved I but though language and conventions vary I the essential unity of the concerns is very clear I as indeed are the ultimate benefits of the many-sided approach.
