Interaction entre impuretés métalliques et cavités créées par implantation He+ haute énergie dans du silicium monocristallin
Institution:
Aix-Marseille 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The trapping mechanisms of some transition metals at cavities induced by high energy helium implantation were studied. In the projected range, dislocations and stacking faults, generated by the implantation, can also contribute to the trapping phenomenon, but this work was mainly focused on interactions between impurities and cavities. The hybrid elements (Au, Pt) are trapped by chemisorption on the cavity walls while interstitial elements (Ag, Au, Cu) can also precipitate in the defect area. During chemisorption, metallic impurity atoms are preferentially adsorbed on vicinal faces of cavities. The surface energy variations of these vicinal faces, due to impurity adsorption, lead to changes in the cavity shape. Moreover, we found that complete covering of the gettering centers is not necessary for a 3-dimensional phase to be formed, a local complete covering is enough to get this phenomenon. Nickel and copper precipitate forming silicide respectively NiSi2 and -Cu3Si, which are the most stable phases at high temperature. Silver precipitates easily in the defect area, both on the dislocations and inside cavities, but it is this latter type of trapping which is the most stable at high temperature. Contrary to the other elements (Au, Cu), silver precipitates without forming silicide and growths with two epitaxial relationships with regard to the silicon, quite as the NiSi2/Si(111). Two impurities involving two types of point defects (vacancies and self-interstitials) can precipitate on the same cavity in two different phases. Since the chain of cavities forms an effective barrier for metal diffusion, it is worth to form cavities before the various stages of a device manufacturing.
Abstract FR:
Les mécanismes de piégeage de quelques métaux de transition par des cavités créées par implantation hélium ont été étudiés. Dans la zone de projection, les dislocations et les fautes d'empilement, générées par cette implantation, peuvent aussi contribuer au phénomène de piégeage, mais ce travail a été principalement dédié aux interactions impuretés-cavités. Les éléments hybrides (Au, Pt) se piègent par chimisorption alors que les éléments interstitiels (Ag, Ni, Cu) peuvent également précipiter dans la zone de défauts. Lors de la chimisorption, les atomes sont préférentiellement adsorbés sur les faces vicinales d'une cavité. Les variations de l'énergie de surface de ces faces vicinales, induites par l'adsorption des impuretés, entraînent des changements de la morphologie des cavités. Par ailleurs, nous avons montré que la saturation de la totalité des sites pièges n'est pas une condition préalable à la croissance d'une phase 3D, une saturation locale des faces vicinales est suffisante pour que ce phénomène se produise. Quant à la précipitation, le nickel et le cuivre forment des siliciures respectivement NiSi2 et -Cu3Si, qui sont les phases les plus stables à haute température. L'argent précipite facilement dans la zone de défaut, aussi bien sur les dislocations qu'à l'intérieur des cavités, mais c'est ce deuxième type de piégeage qui est le plus stable à haute température. Contrairement aux autres éléments (Ni, Cu), l'argent précipite sans formation de siliciure avec deux relations d'épitaxie par rapport au silicium, tout comme le NiSi2/Si(111). Deux impuretés impliquant deux types de défauts ponctuels (lacunes et auto-interstitiels) peuvent précipiter sur une même cavité en formant deux phases distinctes. Puisque la chaîne de cavités forme une barrière efficace à la diffusion de métal, il est préférable de former les cavités avant les différentes étapes de la réalisation d'un composé.