THESE CIFRE ORSAY PHYSICS/IM2NP: CARTOGRAPHIE 3D DES

THESE CIFRE ORSAY PHYSICS/IM2NP:
CARTOGRAPHIE 3D DES MATERIAUX DANS DES NANOCOMPOSANTS DE LA MICROELECTRONIQUE :
UTILISATION D’UN NOUVEL EQUIPEMENT UHV COUPLANT FIB/SEM ET SIMS
Un des verrous de l’industrie de la microélectronique est de déterminer la distribution spatiale des matériaux
constituant les composants de taille ultime, ce qui nécessite des nano-analyses chimiques très sensibles et de
résolution nanométrique. A de telles échelles, la relaxation des contraintes en bord de motif, induit des
distributions inhomogènes des éléments qui peuvent devenir rédhibitoires pour l’utilisation de composants de
très petites tailles. Durant cette thèse, il s’agira de donner une cartographie chimique en 3D de nano-systèmes
de référence (taille, composition, contrainte et morphologie parfaitement connues) afin d’évaluer les
spécifications de la nano-analyse par SIMS et de l’optimiser pour ces applications.
La thèse (bourse CIFRE) sera réalisée conjointement à ORSAY PHYSICS (Fuveau-13) et à l’IM2NP (Marseille-13).
ORSAY PHYSICS a développé un nouvel équipement UHV couplant une sonde ionique de très haute résolution, à
une imagerie électronique à balayage et à un spectromètre de nano-analyse chimique (SIMS). Par ailleurs,
l’équipe NSE de l’IM2NP est spécialisée dans le dépôt épitaxial ultime et la nanocaractérisation de
nanostructures semiconductrices. Le travail consistera d’une part à réaliser les nanostructures (de composition,
morphologie, taille et forme contrôlées à l’échelle nanométrique), et d’autre part à déterminer leur composition
chimique spatiale. Le but est d’adapter la nano-analyse SIMS aux applications de la microélectronique.
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One of the bottlenecks in microelectronics industry is to determine the spatial distribution of materials constituting
the devices of ultimate size. This requires chemical nano-analyses with large sensitivity and nanometric resolution.
At such scales, the strain relaxation on the patterns edges induces inhomogeneous distribution of the elements
which can become prohibitive for the use of ultra-small devices. During this thesis, the target will be to provide a
3D mapping of benchmarked nano-systems (size, composition, strain and morphology fully known)in order to
evaluate the specifications of SIMS nano-analysis and to optimize the instrument for this kind of applications.
The thesis (CIFRE grant) will be jointly realized in ORSAY PHYSICS ( FUVEAU-13) and in IM2NP ( Marseille-13).
ORSAY PHYSICS developed a new UHV equipment combining ultra-high resolution ion beam, scanning electron
imaging and SIMS spectrometer for chemical nano-analyses. Furthermore, the NSE team of IM2NP is specialized in
ultimate epitaxial deposition and nanocharacterization of semiconductor nanostructures. The work will mainly
consist of on one side the elaboration of nanostructures (of composition, morphology, size and shape) controlled
at the nanometer scale) and on the other side the determination of their spatial chemical composition. The aim is
to fit the SIMS nano-analyses specifications to the microelectronic requirements.
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