Dopage pour les Technologies Germanium – DoGeTec

Contexte
Les récents progrès concernant la fabrication des substrats de Ge mono- et poly-cristallins, ainsi que les substrats « Ge-sur-isolant », combinés au transfert des technologies des isolants « high-k » et des contacts métalliques de la technologie Si vers la technologie Ge permettent d’envisager le développement d’une technologie industrielle basée sur l’utilisation du Ge pour la fabrication de dispositifs microélectroniques et photovoltaïques.
Cependant, l’utilisation du Ge pour ces futures applications nécessite d’améliorer nos connaissances concernant le dopage du Ge : la réalisation de jonctions p/n à forts dopages et de faible profondeur constitue le principal verrou technologique freinant le développement de la technologie Ge.
Projet
Le but du projet DoGeTec est d’évaluer la pertinence de l’utilisation de différents dopants (Al, Ga, Se et Te) pour le dopage du Ge, et d’appliquer au dopage du Ge deux techniques de dopage ayant déjà montré leur intérêt dans le Si : la coimplantation de dopants de même type (DI) et la recristallisation épitaxiale (SPER). L’objectif principal du projet est l’étude des interactions entre défauts (dislocations…) et dopants (ségrégation…), ainsi que l’étude de la précipitation des dopants dans le Ge et leur influence sur la diffusion volumique des dopants pendant un recuit post-implantation. En effectuant des études fondamentales sur la diffusion, la germination et la croissance d’agrégats, sur les interactions atome-défaut…, le projet DoGeTec ambitionne de proposer de nouvelles solutions (en terme de procédé de fabrication) favorisant une diffusion des dopants dans le Ge réduite (jonctions peu profondes), associée à une forte incorporation et une forte activation des dopants (niveaux de dopage élevés), et à des interactions dopant-défaut restreintes, ceci dans le but de fabriquer des jonctions p+/n et n+/p dans le Ge monocristallin ayant les caractéristiques nécessaires aux applications microélectroniques et photovoltaïques futures. La diffusion des dopants, la formation des agrégats et les interactions dopant-défaut seront étudiées par spectrométrie de masse d’ions secondaires (SIMS), par microscopie électronique en transmission (TEM) et par sonde atomique tomographique assistée laser (APT). Les variations du taux d’activation des dopants seront étudiées grâce à des mesures électriques, telles que des mesures C-V, de résistivité et de concentration de porteurs par effet Hall.
Livrables
Le projet DoGeTec ambitionne d’offrir les résultats d’études expérimentales fondamentales concernant la diffusion atomique dans le Ge tenant compte de la formation d’agrégats et des interactions atome-défaut. De plus, ce projet devrait se conclure par la fabrication de jonctions p+/n et n+/p dans le Ge monocristallin en utilisant la meilleur méthode déterminée par le projet.
Environnement
Les chercheurs impliqués dans le projet DoGeTec sont tous de jeunes chercheurs qui ont déjà travaillé sur des sujets similaires à ceux étudiés dans le projet DoGeTec, mais pour la technologie Si. Ils travaillent à l’Institut Matériaux Microélectronique et Nanosciences de Provence (IM2NP) qui constitue un environnement idéal pour des études fondamentales en sciences des matériaux liées au développement de dispositifs pour la microélectronique et le photovoltaïque.