Thèse soutenue le 15 décembre 2010 pour obtenir le grade de docteur de l'Université de Grenoble - Spécialité : Nanophysique

Résumé :
L'introduction d'une contrainte mécanique dans le canal de MOSFET sur SOI est indispensable pour les nœuds technologiques sub-22 nm. Son efficacité dépend de la géométrie et des règles de dessin du dispositif. L'impact des étapes du procédé de fabrication des transistors (gravure des zones actives, formation de la grille métallique, implantation des Source/Drain (S/D)) sur la contrainte du silicium contraint sur isolant (sSOI) a été mesuré par diffraction des rayons X en incidence rasante (GIXRD). Parallèlement, le gain en performances de MOSFET sur sSOI a été quantifié par rapport au SOI (100% de gain en mobilité pour des nMOS longs et larges (L=W=10 μm), 35% de gain en courant de drain à saturation (IDsat) pour des nMOS courts et étroits (L=25 nm, W=77 nm)). Des structures contraintes innovantes ont aussi été étudiées. Un gain en IDsat de 37% (18%) pour des pMOS sur SOI (sSOI) avec des S/D en SiGe est démontré par rapport au sSOI avec des S/D en Si, pour une longueur de grille de 60 nm et des films de 15 nm d'épaisseur. Des mesures GIXRD, couplées à des simulations mécaniques, ont permis d'étudier et d'optimiser des structures originales avec transfert de contrainte d'une couche enterrée précontrainte (en SiGe ou en nitrure) vers le canal.

Jury :
Président : Dr Gérard Ghibaudo
Rapporteur : Pr Jean-Luc Autran
Rapporteur : Pr Olivier Thomas
Examinateur : Dr Oleg Kononchuk
Examinateur : Dr François Andrieu
Examinateur : Dr Joël Eymery
Directeur de thèse : Dr Joël Eymery
Co-directeur de thèse : Dr François Andrieu

Mots clés :
sSOI (strained Silicon-On-Insulator), déformation, contrainte, GIXRD (Grazing Incidence X-Ray Diffraction), MOSFET (Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor), FDSOI (Fully Depleted Silicon-On-Insulator), mobilité

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