Etude et simulation de la siliciuration du nickel : application dans les technologies MOS

Le but de ce travail de thèse est de mieux comprendre la réaction de siliciuration du système Ni-Si utilisée dans les technologies MOS, et d'écrire un modèle permettant de simuler la croissance et les contraintes associées afin d'évaluer l'impact pour le transistor. Ce travail se compose de quatre parties. La première partie offre une revue concernant les mécanismes de changement de phase de Ni-Si. Elle comporte un état de l'art des phénomènes de diffusion associés et des réactions à l'état solide qui conduisent aux différents siliciures.La deuxième partie rapporte différents résultats expérimentaux (XRD et résistance carrée) permettant de caractériser le système Ni-Si. La caractérisation de la contrainte pendant et après la formation est réalisée grâce à des mesures de rayon de courbure. Enfin, le LACBED met en évidence des déformations dans le silicium spécialement en bordure de zone active et au voisinage de grains désorientés.La troisième partie décrit le développement numérique du modèle de siliciuration. Il met en jeu un calcul couplé diffusion-mécanique. Dans le problème de diffusion, l'espèce diffusante est le nickel, mais avec des fronts de diffusion qui peuvent se déplacer vers le silicium, ou au contraire "en arrière", en reconsommant une siliciure déjà formé. Le problème de mécanique fait intervenir des lois viscoplastiques différentes pour chaque composé, et une loi d'homogénéisation "en bêta" pour prendre en compte de façon glovale les propriétés de certains composés biphasés. Afin de pouvoir utiliser les mesures de courbure sous recuit anisotherme, un modèle de croissance semi-analytique de Ni2Si est développé.Finalement, en dernière partie, les calibrations des propriétés mécaniques et cinétiques du modèle EF sont réalisées à partir des résultats expérimentaux. Une validation du modèle est proposé grâce au CBED: le splitting des lignes est relatif à l'amplitude des déformations dans le silicium. Cette approche qualitative met en évidence les déformations du silicium transmises par le siliciure par une méthode inverse