thesis

Champ de déformation induit dans un monocristal par un réseau de dimensions submicroniques : diffraction des rayons X en mode haute résolution et simulation par éléments finis

Defense date:

Jan. 1, 2006

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Institution:

Saint-Etienne, EMSE

Disciplines:

Materials science and engineering

Authors:

Directors:

Abstract EN:

Mechanical stresses in thin films and nanostructures have a strong influence on the reliability of devices. We propose a non destructive method for local strain measurements, which relies on X-ray diffraction coupled with finite element modelling. Si3N4 line arrays (thickness:149nm, width:145nm, pitch:169nm) on silicon have been analysed. Reciprocal space maps obtained by High Resolution X-Ray Diffraction are compared with maps calculated from displacement fields derived from finite element modelling. The good agreement between experiment and simulation allows for a validation of the calculated displacement field. The second model is an array of SOI (Silicon On Insulator) lines (period:0. 6m, width: period/2, t=50nm). The strain fields in the silicon substrate as well as in the SOI lines have been analysed. There is a qualitative agreement between measurements and calculations. This method is a powerful way to investigate local strain fields in a non-destructive way.

Abstract FR:

La mesure à l'échelle nanométrique des déformations présentes dans les composants de la microélectronique est un enjeu capital pour maîtriser les performances de ces composants. Nous proposons une méthode de mesure indirecte des déformations locales, basée sur un couplage entre des mesures de diffraction des rayons X et des simulations par éléments finis. Nous nous sommes intéressé au champ de déformation induit dans un substrat de silicium par un réseau de lignes de nitrure (L=145nm,H=149nm,i =169nm). Le très bon accord entre les cartographies simulées et calculées permet de conclure sur le champ de déformation présent. Nous avons ensuite appliqué cette méthode au cas d'un réseau de lignes SOI (Silicon-On-Insulator) (L=1000nm,H=100nm i=1000nm). Nous avons mesuré la déformation présente dans les lignes (synchrotron). Ces résultats montrent la très grande sensibilité de cette méthode qui permet de mesurer indirectement des déformations à l'échelle nanométrique, de façon non destructive.