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Soutenance de thèse le 19/03/2021 - Laura ESPOSITO : "Mise en œuvre de procédés innovants pour l’optimisation de contacts TiSi pour les technologies imageurs avancées"

Mme Laura ESPOSITO
 
soutiendra ses travaux de thèse de doctorat intitulés :

 
« Mise en œuvre de procédés innovants pour l’optimisation de contacts TiSi pour les technologies imageurs avancées"

 

préparés à Aix-Marseille Université au sein de l’IM2NP,

en collaboration avec STMicroelectronics et le CEA-LETI

(ED 352 Physique et Sciences de la Matière)

 

Vendredi 19 Mars 2021 à 10h00

par visio-conférence (lien communiqué ultérieurement)


 

Devant le jury composé de :

M. Didier BLAVETTE – Professeur, CNRS – GPM - Rapporteur

M. Fuccio CRISTIANO – Directeur de recherche, UPS Toulouse LAAS - Rapporteur

Mme Elisabeth BLANQUET – Directrice de recherche, Grenoble INP SIMAP - Examinatrice

M. Christophe GIRARDEAUX – Professeur, CNRS IM2NP - Examinateur

Mme Magali GREGOIRE – PhD, STMicroelectronics - Co-encadrante

M. Dominique MANGELINCK – Directeur de recherche, CNRS IM2NP - Directeur de thèse

M. Sébastien KERDILES – PhD, CEA-LETI - Co-encadrant (Invité)

 

 

Résumé : Dans les dispositifs de capteurs d’image, et particulièrement au sein des zones de pixels, les siliciures de titane (Ti) sont utilisés afin de réaliser les contacts entre les transistors et les interconnections de cuivre. Une nouvelle problématique émerge alors d’une co-intégration des contacts en siliciures de Ti et de nickel : former le siliciure de titane optimal (C54-TiSi2) a une température plus faible que la température de formation classique (800 °C). Afin de réduire la température de formation du siliciure, l’influence du recuit laser nanoseconde UV (UV‑NLA) sur la formation des contacts en siliciures de Ti a été étudiée. Pour cela, des dépôts consécutifs de films de Ti et de TiN avec des épaisseurs inférieures à 10 nm ont été réalisés après un traitement de surface spécifique. Des recuits par UV-NLA à différentes densités d’énergies (0,3-1,4 J/cm²) appliquées selon différents nombres de tirs (1‑100) et suivis par des recuits thermiques rapides (RTA) ont été réalisés. Les différents échantillons ont été caractérisés par plusieurs méthodes dont la mesure quatre pointes, la diffraction de rayons X, et la microscopie électronique en transmission. Les principaux résultats obtenus avec l’utilisation du traitement UV-NLA sont les suivants : à partir d’une certaine densité d’énergie, il permet la formation d’une phase amorphe à l’état solide. Avec l’augmentation de la densité d’énergie, la formation de la phase métastable C40‑TiSi2 devient possible induisant la fusion des premiers nanomètres du substrat, pendant quelques nanosecondes. Dans le cas de l’utilisation du laser avec plusieurs tirs combinés à un RTA ultérieur, la formation de la phase C54‑TiSi2 à basse température, 650 °C (soit 150 °C en dessous de la température classique), a été démontrée. Les études réalisées sur les substrats dopés et/ou polycristallins, ainsi que ceux sur plaques avec motifs photolithographiés indiquent que dans l’état actuel, l’intégration du traitement UV‑NLA dans le processus d’industrialisation est plus complexe qu’escomptée. Des perspectives permettant de favoriser l’intégration de ce nouveau recuit sont également discutées.

Mots clés : capteurs d’image, siliciure, contact, Ti, recuit laser nanoseconde, C40-TiSi2, C54-TiSi2.