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Dissertations / Theses on the topic 'Dopant diffusion'
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1
Christensen, Jens S. "Dopant diffusion in Si and SiGe." Doctoral thesis, KTH, Microelectronics and Information Technology, IMIT, 2004. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-3712.
Full textAbstract:
Dopant diffusion in semiconductors is an interestingphenomenon from both technological and scientific points ofview. Firstly, dopant diffusion is taking place during most ofthe steps in electronic device fabrication and, secondly,diffusion is related to fundamental properties of thesemiconductor, often controlled by intrinsic point defects:self-interstitials and vacancies. This thesis investigates thediffusion of P, B and Sb in Si as well as in strained andrelaxed SiGe. Most of the measurements have been performedusing secondary ion mass spectrometry on high purityepitaxially grown samples, having in-situ incorporated dopantprofiles, fabricated by reduced pressure chemical vapordeposition or molecular beam epitaxy. The samples have beenheat treated both under close-to-equilibrium conditions (i. e.,long time annealings in an inert ambient) and conditions whichresulted in non-equilibrium diffusion (i. e., vacuum annealing,oxidation, short annealing duration, and protonirradiation).
Equilibrium P and B diffusion coefficients in Si asdetermined in this thesis differ from a substantial part ofpreviously reported values. This deviation may be attributed toslow transients before equilibrium concentrations of pointdefects are established, which have normally not been takeninto account previously. Also an influence of extrinsic dopingconditions may account for the scattering of the diffusivityvalues reported in literature. B and Sb diffusion in Si underproton irradiation at elevated temperatures was found to obeythe so-called intermittent model. Parameters describing themicroscopic diffusion process were derived in terms of theintermittent diffusion mechanism, and it was found also thatthe presence of Sb strongly affected the B diffusion and viceversa.
In relaxed Si1-xGex-alloys, which has the same lattice structure as Sibut a larger lattice constant, P diffusion is found to increasewith increasing Ge content (x≤ 0.2). In Si/SiGe/Si heterostructures, wherethe SiGe layer is biaxially strained in order to comply withthe smaller lattice parameter of Si, P diffusion in thestrained layer is retarded as compared with relaxed materialhaving the same Ge content. In addition, P is found tosegregate into the Si layer via the Si/SiGe interface and thesegregation coefficient increases with increasing Ge content inthe SiGe layer.
2
Liao, Sheng Zhou. "Long-range lateral dopant diffusion in tungsten silicide layers." Thesis, Queen's University Belfast, 2011. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.534690.
Full text
3
Chang, Ruey-dar. "Physics and modeling of dopant diffusion for advanced device applications /." Digital version accessible at:, 1998. http://wwwlib.umi.com/cr/utexas/main.
Full text
4
De, Souza Maria Merlyne. "Atomic level diffusion mechanisms in silicon." Thesis, University of Cambridge, 1993. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.319817.
Full text
5
Ndoye, Coumba. "Characterization of Dopant Diffusion in Bulk and lower dimensional Silicon Structures." Thesis, Virginia Tech, 2010. http://hdl.handle.net/10919/46321.
Full textAbstract:
The semiconductor industry scaling has mainly been driven by Mooreâ s law, which states that the number of transistors on a single chip should double every year and a half to two years. Beyond 2011, when the channel length of the Metal Oxide Field effect transistor (MOSFET) approaches 16 nm, the scaling of the planar MOSFET is predicted to reach its limit. Consequently, a departure from the current planar MOSFET on bulk silicon substrate is required to push the scaling limit further while maintaining electrostatic control of the gate over the channel. Alternative device structures that allow better control of the gate over the channel such as reducing short channel effects, and minimizing second order effects are currently being investigated.
Such novel device architectures such as Fully-Depleted (FD) planar Silicon On Insulator (SOI) MOSFETS, Triple gate SOI MOSFET and Gate-All-Around Nanowire (NW) MOSFET utilize Silicon on Insulator (SOI) substrates to benefit from the bulk isolation and reduce second order effects due to parasitic effects from the bulk. The doping of the source and drain regions and the redistribution of the dopants in the channel greatly impact the electrical characteristics of the fabricated device. Thus, in nano-scale and reduced dimension transistors, a tight control of doping levels and formation of pn junctions is required. Therefore, deeper understanding of the lateral component of the diffusion mechanisms and interface effects in these lower dimensional structures compared to the bulk is necessary.
This work focuses on studying the dopant diffusion mechanisms in Silicon nanomembranes (2D), nanoribbons (â 1.Xâ D), and nanowires (1D). This study also attempts to benchmark the 1D and 2D diffusion against the well-known bulk (3D) diffusion mechanisms.Master of Science
6
Hearne, M. T. "Diffusion models for the doping of semiconductor crystals." Thesis, University of Nottingham, 1988. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.384711.
Full text
7
Janke, Colin. "Density functional theory modelling of intrinsic and dopant-related defects in Ge and Si." Thesis, University of Exeter, 2008. http://hdl.handle.net/10036/46913.
Full textAbstract:
This thesis covers the application of the local density approximation of density functional theory to a variety of related processes in germanium and silicon. Effort has been made to use calculated results to explain experimentally observed phenomena. The behaviour of vacancies and vacancy clusters in germanium has been studied as these are the dominant intrinsic defects in the material. Particular attention was paid to the annealing mechanisms for the divacancy as a precursor to the growth of the larger clusters, for which the electrical properties and formation energies have been studied. Some preliminary work is also presented on the germanium self-interstitial structure and migration paths. Attention was then turned to a selection of dopant-vacancy defects in both silicon and germanium. An effort was made to explain recent experimental observations in silicon through investigating a number of defects related to the arsenic E-centre. Following this, the properties of donor-vacancy clusters in germanium were studied, and comparison with the results calculated for silicon suggest a significant parallel between the behaviour of the defects and dopants in the two materials. Finally, extensive work was performed on the diffusion of phosphorus and boron in germanium. Diffusion of both dopants was studied via interstitial and vacancy mediated paths as well as by a correlated exchange path not involving any intrinsic defects. The results obtained confirmed current theories of the mechanisms involved in the diffusion of the two defects, while also expanding the knowledge of other paths and giving Fermi level dependences for the energy and mechanism for diffusion of the two defects. Boron diffusion was found to exhibit strong Meyer-Neldel rule effects, which are used to explain the unusually high diffusivity prefactors and energy barriers calculated from experimental measurements for this dopant.
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Ismail, Razali. "Simulation of dopant diffusion in silicon using finite element method : an adaptive meshing approach." Thesis, University of Cambridge, 1988. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.291751.
Full text
9
Velayudhan, Nirmalkumar. "Analysis of Thermally Diffused Single Mode Optical Fiber Couplers." Thesis, Virginia Tech, 1994. http://hdl.handle.net/10919/36771.
Full textAbstract:
The phenomenon of dopant diffusion as a viable means of coupler fabrication is
investigated. It is well known that the diffusion of dopants can improve the uniformity of
multimode star couplers manufactured by the fused biconical taper technique. The
theoretical basis for the same phenomenon in a single mode coupler is developed, on the
basis of the theory of diffusion and the Gaussian approximation for circular fibers.
A novel technique to manufacture and design single mode optical fiber couplers
with a minimization of the manufacturing complexity is demonstrated. Traditionally fused
biconical tapered couplers have been manufactured by twisting, fusing and elongating
optical fibers at elevated temperatures. Usually, high temperature oxy-hydrogen flames are
used for such purposes and some degree of skill is needed for a human operator. The
complexity of control procedures for automation of the process is greatly increased by the
fact that the tapering process is an integral part of the feedback loop. This can be eliminated
if a constant tension is maintained on the fibers in the heating process while heat is applied
uniformly from a source such as a platinum wire furnace. Since the refractive index
differentials responsible for the guiding phenomenon at optical frequencies are directly
dependent on concentration of dopants like fluorine and germania, radial diffusion of such
dopants causes the fiber cores that are heated in a platinum wire furnace to come closer
together. Such proximity leads to the phenomenon of evanescent field interaction or
coupling of optical power from one arm of the coupler to the other.
The time evolution of the coupling process can be predicted in theory. While initial
results are promising, the ability to automate the manufacture of couplers will be
successful only after greater control over the variables is established. It is the intention of
this work to understand the physics behind the mechanism as well as to prove the
feasibility of modeling real world phenomena under controlled conditions.Master of Science
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Moreau, Patrick. "Diffusion moléculaire d'un dopant hydrosoluble dans une phase lamellaire lyotropeTransition smectique - cholestérique dans un mélange de molécules amphiphiles." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12896.
Full textAbstract:
L'étude des propriétés de diffusion moléculaire d'un dopant dans une phase lamellaire orientée nous permet de mettre en évidence les caractéristiques de diffusion dans un milieux fortement anisotrope. En particulier, la variation continue de la dilution du système montre l'existence de deux régimes : un régime dilué où les molécules diffusent comme dans un solvant et un nouveau régime, très confiné, dans lequel les molécules diffusent comme des dopants membranaires. Le développement d'un modèle prenant en compte la fluidité des membranes nous permet d'interpréter ces résultats dans la majorité des cas et révèle l'importance de l'anisotropie des diffuseurs. Dans la seconde partie, nous nous intéressons à l'étude du mécanisme microscopique mis en jeu dans la transition smectique cholestérique dans les cristaux liquides lyotropes. En utilisant un système déjà connu au laboratoire (DMPC/C12E5/H2O), nous validons expérimentalement le scénario de transition par débouclage de boucles de dislocations proposé théoriquement depuis plusieurs années. Nous proposons ainsi un système expérimental de choix pour l'étude de ce genre de transition, prédites dans différents domaines de la physique de la matière condensée. La visualisation directe des défauts, la mise en évidence de leur structure en boucle, l'observation de leur différentes organisations nous permet également de proposer l'existence de nouvelles phases dans le domaine des cristaux liquides lyotropes (smectique biaxe et phase TGB)
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MOREAU, Patrick. "Diffusion Moléculaire d'un dopant hydrosoluble dans une phase lamellaire lyotrope ---- transition smectique - cholestérique dans un mélange de molécules amphiphiles." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009676.
Full textAbstract:
L'étude des propriétés de diffusion moléculaire d'un dopant dans une phase lamellaire lyotrope orientée nous permet de mettre en évidence les caractéristiques de diffusion dans un milieu fortement anisotrope. En particulier, l'effet de la dilution du système met en évidence deux régimes : un régime dilué où les molécules diffusent comme dans un solvant et un nouveau régime, très confiné, dans lequel les molécules diffusent comme des dopants membranaires. Le développement d'un modèle prenant en compte la fluidité des membranes nous permet d'interpréter ces résultats dans la majorité des cas étudiés et révèle aussi l'importance de l'anisotropie des diffuseurs. Dans la seconde partie, nous nous intéressons à l'étude du mécanisme microscopique mis en jeu dans la transition smectique – cholestérique dans les cristaux liquides lyotropes. En utilisant un système déjà connu au laboratoire (DMPC/C12E5/eau), nous validons expérimentalement le scénario de transition par débouclage de boucles de défauts proposé théoriquement depuis plusieurs années. Nous proposons ainsi un système expérimental de choix pour l'étude de ce genre de transition, prédites dans différents domaines de la physique de la matière condensée. La visualisation directe des défauts, la mise en évidence de leur structure en boucle, l'observation de leur différentes organisations nous permet également de proposer l'existence de nouvelles phases dans le domaine des cristaux liquides lyotropes (phase smectique biaxe, phase TGB).
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Lyytik�inen, Katja Johanna. "Control of complex structural geometry in optical fibre drawing." University of Sydney. School of Physics and the Optical Fibre Technology Centre, 2004. http://hdl.handle.net/2123/597.
Full textAbstract:
Drawing of standard telecommunication-type optical fibres has been optimised in terms of optical and physical properties. Specialty fibres, however, typically have more complex dopant profiles. Designs with high dopant concentrations and multidoping are common, making control of the fabrication process particularly important. In photonic crystal fibres (PCF) the inclusion of air-structures imposes a new challenge for the drawing process. The aim of this study is to gain profound insight into the behaviour of complex optical fibre structures during the final fabrication step, fibre drawing. Two types of optical fibre, namely conventional silica fibres and PCFs, were studied. Germanium and fluorine diffusion during drawing was studied experimentally and a numerical analysis was performed of the effects of drawing parameters on diffusion. An experimental study of geometry control of PCFs during drawing was conducted with emphasis given to the control of hole size. The effects of the various drawing parameters and their suitability for controlling the air-structure was studied. The effect of air-structures on heat transfer in PCFs was studied using computational fluid dynamics techniques. Both germanium and fluorine were found to diffuse at high temperature and low draw speed. A diffusion coefficent for germanium was determined and simulations showed that most diffusion occurred in the neck-down region. Draw temperature and preform feed rate had a comparable effect on diffusion. The hole size in PCFs was shown to depend on the draw temperature, preform feed rate and the preform internal pressure. Pressure was shown to be the most promising parameter for on-line control of the hole size. Heat transfer simulations showed that the air-structure had a significant effect on the temperature profile of the structure. It was also shown that the preform heating time was either increased or reduced compared to a solid structure and depended on the air-fraction.
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Lyytikäinen, Katja Johanna. "Control of complex structural geometry in optical fibre drawing." Thesis, The University of Sydney, 2004. http://hdl.handle.net/2123/597.
Full textAbstract:
Drawing of standard telecommunication-type optical fibres has been optimised in terms of optical and physical properties. Specialty fibres, however, typically have more complex dopant profiles. Designs with high dopant concentrations and multidoping are common, making control of the fabrication process particularly important. In photonic crystal fibres (PCF) the inclusion of air-structures imposes a new challenge for the drawing process. The aim of this study is to gain profound insight into the behaviour of complex optical fibre structures during the final fabrication step, fibre drawing. Two types of optical fibre, namely conventional silica fibres and PCFs, were studied. Germanium and fluorine diffusion during drawing was studied experimentally and a numerical analysis was performed of the effects of drawing parameters on diffusion. An experimental study of geometry control of PCFs during drawing was conducted with emphasis given to the control of hole size. The effects of the various drawing parameters and their suitability for controlling the air-structure was studied. The effect of air-structures on heat transfer in PCFs was studied using computational fluid dynamics techniques. Both germanium and fluorine were found to diffuse at high temperature and low draw speed. A diffusion coefficent for germanium was determined and simulations showed that most diffusion occurred in the neck-down region. Draw temperature and preform feed rate had a comparable effect on diffusion. The hole size in PCFs was shown to depend on the draw temperature, preform feed rate and the preform internal pressure. Pressure was shown to be the most promising parameter for on-line control of the hole size. Heat transfer simulations showed that the air-structure had a significant effect on the temperature profile of the structure. It was also shown that the preform heating time was either increased or reduced compared to a solid structure and depended on the air-fraction.
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Philippe, Thomas. "Précipitation du bore dans le silicium : expérience, méthodologie et modélisation." Phd thesis, Université de Rouen, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00648694.
Full textAbstract:
Plusieurs phénomènes modifient la redistribution du bore dans le silicium fortement implanté. Pendant le recuit thermique d'activation, les interactions entre les dopants et les défauts d'implantations viennent affecter et complexifier la redistribution du bore. A cela peut venir s'ajouter des phénomènes de précipitation dans les régions sursaturées en dopants. Ces interactions peuvent conduire à la désactivation partielle des dopants. Cette thèse traite en particulier de la précipitation ou mise amas du bore dans le silicium fortement implanté. Ces questions sont étudiées en sonde atomique tomographique. Des outils statistiques sont développés pour caractériser la mise en amas. Les théories non classiques de germination sont explorées pour comprendre la formation de germes dilués. Enfin, un modèle couplant diffusion et germination classique est proposé pour prédire l'allure des profils de concentration en dopant après recuit thermique.
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Chen, Wanghua. "Modélisation de la croissance des nanofils de Si et métrologie à l'échelle atomique de la composition des nanofils." Phd thesis, Université de Rouen, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00651352.
Full textAbstract:
Les nanofils de silicium (Si) sont des nano-objets à une dimension. Ils font l'objet de beaucoup d'intérêt ces dernières années en raison de leurs bonnes propriétés et leur grand potentiel d'applications. Pour ces applications, il est important de parfaitement contrôler la croissance de ces objets ainsi que leurs dopages. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail de thèse est la modélisation de la croissance des nanofils de Si et la métrologie à l'échelle atomique de la composition des nanofils. Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié le taux de croissance (longueur) ainsi que l'évolution de la morphologie des nanofils, en particulier l'effet d'effilage. Plusieurs modèles sont proposés selon la nature des nanofils synthétisés via différentes méthodes d'élaboration: Dépôt Chimique en phase Vapeur et Epitaxie par Jets Moléculaires. Les taux de croissance varient selon les méthodes de synthèse. Le modèle reproduit fidèlement les données expérimentales. L'influence des conditions expérimentales sur la morphologie des nanofils est également étudiée dans cette partie. L'objectif de la seconde partie de ce travail est la métrologie des impuretés (catalyseur et dopant) dans les nanofils de Si. Cette étude est réalisée à l'aide de la technique de Sonde Atomique Tomographique (SAT). Cette technique permet une analyse à l'échelle atomique, dans l'espace réel et en trois dimensions de l'objet analysé. Des nanofils synthétisés par différentes techniques telles : la gravure chimique, la méthode Vapeur-Liquide-Solide (VLS) et la méthode Solide-Liquide-Solide (SLS), en utilisant différents catalyseurs de croissance tels Au, In et Sn, sont étudiés. La présence d'atomes des catalyseurs dans les nanofils se trouve être un phénomène général. Un travail sur la métrologie des dopants a également été réalisé. La concentration des dopants et leurs distributions dans les nanofils synthétisé par gravure chimique est inchangée. En revanche, dans les nanofils de Si dopés via un mécanisme de croissance VLS, une structure cœur-coquille avec un cœur sous-dopé et une coquille sur-dopée est observée. Ceci est retrouvé quelque soit la morphologie du nanofil et la nature chimique du dopant. Un modèle basé sur la diffusion latéral (via la surface du nanofil) des dopants est proposé afin de reproduire les profils expérimentaux observés et aussi préciser une voie d'incorporation possible des dopants.
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Perrin, Toinin Jacques. "Étude du dopage et de la formation des contacts pour les technologies germanium." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4372.
Full textAbstract:
Les progrès récents concernant la fabrication des substrats de Ge mono- et poly-cristallins, ainsi que des substrats « Ge-sur-isolant », combinés au transfert des technologies des isolants « high-k » et des contacts ohmiques de la technologie Si vers la technologie Ge permettent d’envisager le développement d’une microélectronique à haute performance basée sur une technologie utilisant le Ge en remplacement du Si. Toutefois, afin de respecter les restrictions liées à la fabrication de la prochaine génération de dispositifs microélectroniques miniaturisés (MOSFETs à canal court), il est nécessaire d'améliorer nos connaissances sur le dopage et sur la formation des contacts ohmiques sur Ge, en particulier pour le Ge de type n. Le principal objectif de cette thèse était d'étudier la redistribution atomique ayant lieu pendant certains procédés impliqués dans la fabrication de la structure [métal premier niveau / contact ohmique / Ge-dopé] localisée sur chacune des zones actives (grille, source et drain) des transistors. Notre travail s’est concentré sur le sélénium et le tellure en tant que dopant de type n, ainsi que sur le gallium et l'aluminium comme dopants de type p. Le Palladium a été choisi pour la fabrication des contacts ohmiques. Notre travail comprend l’étude des interactions entre dopants et défauts étendus, de la formation de précipités, et de la diffusion des dopants dans le Ge(001) pendant un recuit post-implantation. La formation et la stabilité des films minces de germaniure de Pd sont également étudiées dans le but d’évaluer et d’optimiser l’utilisation du composé PdGe comme contact ohmique sur GeThe recent progress concerning the fabrication of large Ge mono- and poly-crystalline substrates, as well as the fabrication of Ge-On-Insulator (GOI) substrates, combined with the successful transfer from the Si technology to the Ge technology of the high-k dielectric and of the ohmic contact fabrication technologies support the development of a future high-performance Ge-based microelectronic technology. However, in order to meet the restrictions for the fabrication of the next generation of miniaturized microelectronic devices (short-channel MOSFETs), it is necessary to improve our knowledge concerning Ge doping and contact fabrication, in particular for n-type Ge. The main goal of this PhD was to investigate the atomic redistribution occurring during some of the fabrication processes involved in the fabrication of the structure [first-level metal / ohmic contact / doped-Ge] found on each active zone (gate, source, and drain) of transistors. Our work focused on selenium and tellurium for n-type doping, as well as on gallium and aluminum for p-type doping. Palladium was the metal chosen for the fabrication of ohmic contacts.This work includes the study of extended defect interactions with dopants, dopant clustering, and dopant diffusion in Ge(001) during post-implantation annealing. The formation and stability of Pd germanide thin films are also investigated, in order to evaluate and optimize the use of the PdGe compound as ohmic contact on Ge. Finally, dopant redistribution in PdGe thin films and in the Ge substrate during ohmic contact fabrication is also investigated
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Wolf, Herbert, Florian Wagner, Jörg Kronenberg, Thomas Wichert, Roman Grill, and Eduard Belas. "Drift-diffusion of highly mobile dopants in CdTe." Universitätsbibliothek Leipzig, 2016. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-192877.
Full textAbstract:
The diffusion of Ag in CdTe exhibits anomalous concentration profiles, which essentially reflect the profile of the deviation from stoichiometry. At a diffusion temperature of about 800 K, the Ag dopant atoms are present as charged interstitials.
The deviation from stoichiometry at diffusion temperature substantially changes upon an external source of Cd atoms. Such an external source can be represented either by the vapor pressure from metallic Cd or by a Cd layer arising at the interface to an evaporated layer of Cu or Au. Also, the Co diffusion in CdZnTe is shown to be strongly affected by the presence of an external vapor pressure of Cd, but in a substantially different way compared to the Ag diffusion in CdTe.
18
Sung, Talun. "Doping diamond by forced diffusion /." free to MU campus, to others for purchase, 1996. http://wwwlib.umi.com/cr/mo/fullcit?p9720551.
Full text
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Wolf, Herbert, Florian Wagner, Jörg Kronenberg, Thomas Wichert, Roman Grill, and Eduard Belas. "Drift-diffusion of highly mobile dopants in CdTe." Diffusion fundamentals 8 (2008) 3, S. 1-8, 2008. https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A14149.
Full textAbstract:
The diffusion of Ag in CdTe exhibits anomalous concentration profiles, which essentially reflect the profile of the deviation from stoichiometry. At a diffusion temperature of about 800 K, the Ag dopant atoms are present as charged interstitials.
The deviation from stoichiometry at diffusion temperature substantially changes upon an external source of Cd atoms. Such an external source can be represented either by the vapor pressure from metallic Cd or by a Cd layer arising at the interface to an evaporated layer of Cu or Au. Also, the Co diffusion in CdZnTe is shown to be strongly affected by the presence of an external vapor pressure of Cd, but in a substantially different way compared to the Ag diffusion in CdTe.
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Lobre, Clément. "Compréhension des mécanismes de dopage arsenic de CdHgTe par implantation ionique." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENI021/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse aborde l’ensemble de la problématique du dopage de type p de CdHgTe par implantation ioniqued’arsenic, de l’incorporation jusqu’à l’activation en passant par la diffusion. Pour chaque point considéré, plusieurstechniques de caractérisation ont été mises en oeuvre avec comme objectif la compréhension des mécanismes dedopage.Les dommages induits par le processus d’implantation ionique ont été étudiés d’un point de vue structural etélectrique, afin de déterminer leur influence sur les processus de diffusion et d’activation du dopant. Un effet derecuit sous irradiation a été mis en évidence lors de l’implantation ionique, avec une dose critique de saturationdes défauts estimée à 2.1014 at.cm-2. Un modèle simple a permis d’estimer le coefficient de diffusion de la partiemobile de l’arsenic et de montrer que le mercure joue un rôle majeur dans ce processus de diffusion. La limite desolubilité de l’arsenic dans CdHgTe a été déterminée pour les trois compositions d’alliage les plus utilisées dansles domaines d’applications infrarouges. Lorsque la concentration en arsenic dépasse cette limite, la formation denanocristaux riches en arsenic a été mise en évidence expérimentalement pour la première fois en combinant lamicroscopie électronique en transmission et la cartographie chimique à l’échelle nanométrique. La formation de cesnanocristaux permet d’expliquer pourquoi une partie de l’arsenic ne participe ni à la diffusion ni au dopage. Lanature chimique et cristallographique précise de ces nanocristaux reste encore à déterminer. La mesure du profil dedensité de porteurs a montré que les nanocristaux riches en arsenic ne sont pas actifs électriquement et que près de100 % de l’arsenic mobile lors du recuit d’activation présente un comportement accepteur. La formation du complexeaccepteur AsHg8 a été proposée afin d’expliquer les processus de diffusion et d’activation de l’arsenic dans CdHgTe.L’implantation des éléments azote, phosphore et antimoine a également été étudiée, et leurs comportements comparésà celui de l’arsenic. Pour les éléments azote et phosphore, un phénomène de piégeage, bloquant la diffusiondes dopants, a été mis en évidence et rend ces éléments inappropriés pour réaliser un dopage de bonne qualité.L’antimoine présente une diffusion beaucoup plus rapide que l’arsenic. De plus, l’activation en site accepteur deplus de 21 % de l’antimoine ayant diffusé lors du recuit d’activation a été démontrée. Même si le comportement del’antimoine est prometteur, parmi les éléments étudiés, l’arsenic présente les meilleures caractéristiques dans le cadred’une utilisation en tant que dopant de type p. Nos conditions de recuit permettent l’activation d’une grande partiede l’arsenic en site accepteur, tout en permettant de retrouver une bonne qualité cristalline dans la zone implantéeThis thesis addresses the incorporation of arsenic in HgCdTe but also its activation and the related diffusion duringhigh temperature annealing. For each item, a large panel of characterization tools was used in order to obtain abetter understanding of p-type doping of HgCdTe by arsenic implantation.Irradiation induced annealing during ion implantation has been demonstrated with a saturation fluence of about2.1014 at.cm-2. A simple model enabled us to evaluate the diffusion coefficient of arsenic and to evidence the majorrole of mercury in the diffusion process. The solubility limit of arsenic in the HgCdTe alloy was determined forthe three most common compositions used for infrared applications. For arsenic concentration over this limit, theformation of arsenic-rich nanocrystals was demonstrated by transmission electron microscopy coupled with nanoscalechemical mapping. This first experimental evidence of arsenic clustering explains why some of the arsenicdoes not participate in the diffusion process. However, the exact chemical and crystallographic nature of thesenanocrystals remains unknown. The measurement of the depth profile of carrier density allows us to demonstratethe electrical inactivity of arsenic-rich nanocrystals. On the other hand, almost 100 % of the mobile arsenic is foundto be activated as an acceptor. The formation of AsHg8 complexes was proposed to explain the activation and thediffusivity of arsenic in HgCdTe.Ion implantation of nitrogen, phosphorus and antimony was studied and its behavior compared to that of arsenic.For nitrogen and phosphorus, a trapping effect that blocks the dopant diffusion was observed. Therefore, a goodquality doping cannot be achieved under these conditions. Antimony exhibits a faster diffusion than arsenic and theactivation as an acceptor of more than 21 % of mobile antimony was demonstrated. Even if the antimony behaviorseems interesting, arsenic exhibits the most promising properties for HgCdTe doping among all studied elements.As well as restoring a good crystal quality, our annealing conditions allow the activation of most of arsenic as anacceptor
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Koffel, Stéphane. "Implantation, diffusion et activation des dopants dans le germanium." Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0094.
Full textAbstract:
Le germanium est un candidat pour la réalisation des futurs transistors MOS, du fait de la plus grande mobilité des porteurs par rapport au silicium. Il a été abandonné il y a une quarantaine d'années au profit du silicium et doit donc être redécouvert. Le but de ce travail est de comprendre les mécanismes mis en jeu au cours du dopage du germanium. Nous déterminons d'abord que le modèle de la densité d'énergie critique permet de prédire la formation et l'extension des couches amorphes dans le germanium. La vitesse d'épitaxie en phase solide est ensuite mesurée et pour la première fois dans le germanium, nous observons des défauts end-of-range. Ceux-ci sont de nature interstitielle. Le phosphore enfin permet d'obtenir des jonctions plus fines et de meilleurs niveaux d'activation que l'arsenic. Sa diffusion est simulée, avec un modèle prenant en compte l'excès d'interstitiels généré par implantation. Un phénomène de diffusion accélérée est ainsi mis en évidenceGermanium is a candidate for the realization of MOS transistors, because of its higher carrier mobility compared to silicon. As it was replaced by silicon fourty years ago it must be rediscovered. The aim of this work is to understand the mecanisms of germanium doping. We show that the critical da mage energy density model allows to predict the formation and thickness of amorphous layers in germanium, Then the solid phase epitaxy velocity is mesured and end-of-range defects are observed in germanium for the first time. They are made 01 interstitials. Eventually we determine that phosphorus allows to achive shallower junctions and better activation levels than arsenic Phosphorus diffusion is simulated with a model taking into account the excess of interstitials generated during implantation. This allows to describe an enhanced diffusion phenomenon
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Canneaux, Thomas. "Étude de la diffusion des dopants usuels dans le germanium." Strasbourg, 2009. http://www.theses.fr/2009STRA6191.
Full textAbstract:
La technologie planar silicium doit aujourd’hui faire face à des limites physiques. Pour contourner celles-ci, un des moyens consiste à remplacer le silicium par un autre semi-conducteur dont la mobilité des porteurs est plus élevée. Le germanium est alors un bon candidat. Pour la fabrication de circuits performants, connaître les vitesses de diffusion des dopants dans le matériau est primordial. Dans ce but, ce travail a été consacré à l’étude de la diffusion du gallium, de l’indium, du phosphore, de l’arsenic et de l’antimoine dans le germanium. Nous avons déterminé les coefficients de diffusion de ces dopants à l’aide d’un nouveau modèle permettant de décrire correctement leur déplacement en faisant intervenir la lacune triplement chargée négativement. Les techniques de dopage du germanium différant sensiblement de celles du silicium, nous avons dû adapter les méthodes couramment mises en œuvre au laboratoire. La diffusion dans le germanium s’effectue via les lacunes neutres, doublement et triplement négativement chargées (les deux premières dans un matériau de type P, les deux dernières dans du type N). Ces mécanismes sont assez différents de ceux établis pour le silicium. Nous avons également étudié l’influence des recuits rapides, d’une encapsulation par du SiO2 ou du Si3N4 ainsi que celle des défauts d’implantation. L’encapsulation et les différents types de recuits n’influencent pas la diffusion mais la première permet de limiter la perte de dose durant les traitements thermiquesPresently, silicon planar technology is facing physical limits. To overcome these limits, we can replace silicon by another semiconductor material with higher carriers’ mobility, in this case germanium is a good candidate. To perform efficient electronic devices, knowledge about diffusion coefficient of dopants in the semiconductor material is needed. In this work, we studied diffusion of gallium, indium, phosphorus, arsenic and antimony in germanium and worked out a new model using the triply negatively charged vacancy to describe their diffusion in germanium and their diffusion coefficients. We also investigated influence of rapid anneals, ion-implantation defects and SiO2 or Si3N4 capped layer. Techniques used to introduce dopants in germanium are quite different than for silicon and diffusion mechanisms differ too. In germanium, diffusion of dopants occurs via neutral, doubly and triply negatively charged vacancies. Capped layers and rapid anneals do not influence diffusion but a capped layer allows to protect the sample and partially avoid out diffusion
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Malzbender, Jürgen. "A study of the diffusion of the halogens into cadmium telluride." Thesis, Coventry University, 1994. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.386545.
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Frantík, Ondřej. "Vysokoteplotní procesy ve výrobě křemíkových fotovoltaických článků." Doctoral thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2014. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-233622.
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The thesis is focused on high temperature processes in crystalline solar cells production. Main topic is diffusion of traditional dopants phosphorus and boron. Diffusion processes for creating solar cells are different from classical diffusion in semiconductor industrial. It is reason why the thesis describes crated layers in detail. Knowledge of diffusion processes is used for creating bifacial solar cells and development of a new phosphorus emitter for conventional solar cells. Bifacial cells are a new type of cells. Developed new emitter increases efficiency and decreases cost of solar cells production. Another part the thesis is devoted to the prediction of diffusion processes. New models of phosphorus and boron diffusion for photovoltaic industrial are created in software SILVACO. Models correspond with real results.
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Biswas, Ranjan. "Parallel computational methods for simulating the diffusion of dopants in silicon." Thesis, University of Cambridge, 1991. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.385902.
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Golshani, Fariborz. "Boron doping of diamond powder by enhanced diffusion and forced diffusion : diffusion concentrations, mechanical, chemical and optical properties /." free to MU campus, to others for purchase, 1997. http://wwwlib.umi.com/cr/mo/fullcit?p9842530.
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Nédélec, Sophie. "Diffusion et activation des dopants usuels dans les couches supérieures du MOS." Toulouse, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAT0038.
Full textAbstract:
En technologie metal oxyde semi-conducteur (mos), la reduction des bilans thermiques engendre des phenomenes de desactivation des dopants dans le polysilicium de grille. La diminution de l'epaisseur de l'oxyde de grille entraine quant a elle un risque de penetration du bore venant du polysilicium a travers l'oxyde, semblant cependant etre limite par la nitruration de l'oxyde. La simulation correcte de ces phenomenes necessite l'etude de la redistribution des dopants dans le polysilicium, et dans l'oxyde pur ou nitrure. Dans l'oxyde, par ajustement de profils simules avec des profils experimentaux de bore dans des structures de type mos, le coefficient de diffusion du bore en atmosphere inerte est extrait dans une gamme de temperature 900c-1200c. L'influence de la nitruration de l'oxyde sur la diffusivite du bore est ensuite quantifiee. Dans le polysilicium, la segregation de l'arsenic aux joints de grains, generant une variation avec la temperature de la concentration active d'arsenic, est etudiee. De longs recuits sur des structures stabilisees permettent de determiner le coefficient de segregation a l'equilibre de l'arsenic entre 750c et 1000c. L'etude de la cinetique de segregation mene ensuite a l'evaluation de la vitesse de transfert d'arsenic entre les grains et les joints de grains. Contrairement a l'arsenic, le bore ne segrege pas preferentiellement aux joints de grains. L'etude, par la simulation, de sa redistribution dans le polysilicium montre que cette redistribution depend des phenomenes de precipitations, se produisant dans les grains et limitant la concentration d'atomes de bore actifs, de la diffusivite du bore aux joints de grains, mais qu'elle s'accompagne aussi de transferts du bore entre les grains et les joints de grains. La vitesse de ces transferts correspond a la vitesse de segregation du bore. Elle est du meme ordre de grandeur que celle evaluee pour l'arsenic
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Pakfar, Ardechir. "Modélisation de la diffusion des dopants dans les alliages SiGe et SiGeC." Lyon, INSA, 2003. http://www.theses.fr/2003ISAL0002.
Full textAbstract:
Nous proposons une modélisation unifiée de la diffusion des dopants dans les alliages SiGe et SiGeC basée sur l'hypothèse que les différents effets physiques induits par les atomes de Germanium et de Carbone perturbent les concentrations à l'équilibre des défauts ponctuels, dont le rôle primordial dans le diffusion est largement admis, par rapport à leur valeur standard dans le silicium pur. L'analyse critique de la bibliographie permet de dégager ces phénomènes : l'effet chimique, l'effet de la contrainte et l'effet de Fermi agissent sur les défauts ponctuels et donc, sur la diffusion des impuretés. Leur formulation est complétée par la mise en équation de l'effet du couplage B-Ge et de l'effet de l'incorporation hors-équilibre du Carbone pour aboutir à un modèle décrivant l'évolution de la diffusivité des dopants dans les alliages SiGe et SiGeC. L'ensemble des données expérimentales fiables de la littérature est alors analysé pour le calibrage des paramètres de ce modèle phénoménologique, puis confronté avec succès à nos résultats expérimentaux sur la diffusion à l'équilibre du Bore, et pour la première fois, de l'Arsenic dans les films minces de SiGe et SiGeCThis work proposes a unified model of dopant diffusion in SiGe and SiGeC alloys, based on the hypothesis that the different effects introduced by Germanium and Carbon incorporation modify the equilibrium concentrations of interstitials and vacancies from their standard value in pure Silicon. Indeed, the primordial role of these point defects on dopant diffusion is well admitted. The critical analysis of bibliographic studies allows the description of these physical phenomena: the chemical effect, the effect of strain and the Fermi effect act on point defects and thus on impurity diffusion. This formulation is completed by the equations expressing the B-Ge coupling and the influence of Carbon supersaturation, to form a unified model valid to describe the diffusivity evolution of usual dopants in these alloys. Then, ali reliable and previously published experimental data are analyzed for the calibration of this phenomenological model parameters. Finally, we measured the equilibrium diffusion of Boron and, for the first time, of Arsenic in shallow layers of SiGe and SiGeC. We successfully confronted these experimental results to the model predictions
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Vandenbossche, Eric. "Contribution à la modélisation de la diffusion des dopants en fortes concentrations dans le silicium." Lille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LIL10158.
Full textAbstract:
Les phenomenes de diffusion des dopants dans le silicium ont une importance grandissante dans les technologies actuelles et futures. En effet, les budgets thermiques diminuent avec les dimensions des dispositifs, et des phenomenes de diffusion transitoire apparaissent lors de la fabrication de jonctions ultra-courtes p#+/n et n#+/p. Ce memoire traite essentiellement des mecanismes de diffusion, bases sur les reactions entre dopants et defauts ponctuels, lesquels sont les interstitiels (atomes de silicium en site interstitiel) et les lacunes (site substitutionnel vacant). La sursaturation des defauts ponctuels, generee au cours des etapes technologiques (bombardements ioniques, oxydations, nitrurations), gouverne la diffusion transitoire des dopants. Un modele general de diffusion des dopants, incluant l'ensemble des mecanismes entre dopants et defauts ponctuels en non-equilibre, constitue la base de cette etude. Ce modele est presente en detail pour l'arsenic, le phosphore et le bore. Trois applications sur la diffusion du bore et du phosphore sont presentees montrant clairement la contribution des defauts ponctuels a la diffusion transitoire de ces dopants observee experimentalement. L'originalite de ce manuscrit consiste en l'etude des phenomenes de diffusion en fortes concentrations, plus precisement appliquee au bore et dans des conditions de preamorphisation. En effet, le bore presente des phenomenes de diffusion anormaux beaucoup plus marques par rapport aux autres dopants. Trois axes d'etudes constituent le traitement presente dans ce memoire: a) modelisation des conditions initiales pour la simulation en terme de concentrations des defauts ponctuels et activation du profil de dopage implante, b) modelisation des effets des boucles de dislocations generees par les etapes d'amorphisation, ces dislocations jouent le role de puit pour les interstitiels, et c) modelisation de la precipitation du bore, par le phenomene de nucleation derive pour la premiere fois dans un modele general de diffusion.
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Boucard, Frédéric. "Modélisation de la diffusion des dopants dans le silicium pour la réalisation de jonctions fines." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2003. http://www.theses.fr/2003STR13067.
Full textAbstract:
Le sujet de recherche de ce mémoire de thèse présente la modélisation d'une étape particulière des procédés mis en œuvre en microélectronique: la diffusion des dopants. Le premier volet de ce travail est consacré à la compréhension et la réadaptation des modèles classiques de diffusion. En effet, ceux-ci atteignent actuellement leurs limites, en raison de la mauvaise description au cours des recuits de l'évolution des défauts créés par l'implantation ionique. La seconde partie de ce travail a donc été de comprendre le rôle des défauts étendus (petits amas, défauts {113}, boucles de dislocation) dans la diffusion accélérée et transitoire du bore. Ces travaux ont consisté à modéliser la croissance compétitive de type maturation d'Ostwald que se livrent ces agglomérats au cours du recuit et à le coupler à la diffusion du dopant. De plus, on a pu observer lors d'implantations à forte dose, la formation d'agglomérats de bore engendrant une immobilisation et une inactivation du dopant. Pour intégrer la formation de ces agglomérats, nous avons considéré la formation d'amas mixte de bore et d'interstitiels de type BnIm. A partir de récents calculs ab-initio tirés de la littérature, nous avons pu extraire les énergies de formation ainsi que les différents états de charges de ces amas mixtes de bore et d'interstitiels. Ce dernier modèle, couplé aux deux autres, a été validé à partir de divers résultats expérimentauxThe research topic of this dissertation deals with the modelling of a particular step of process in microelectronics: the dopant diffusion. The first part of this work is dedicated to the understanding and the readjustment of the classical model for dopant diffusion and its activation. However, those models reach their limits for simulations at very low thermal budget because of the bad description of the defect evolution created by the implant step during the annealing. The second part of this work is devoted to the understanding of the existing link between the extended defects (small clusters, {311} defects, dislocation loops) and the boron transient enhanced diffusion. This work consists in modeling the competitive growth of those clusters during the annealing step by using the Ostwald ripening concept in order to couple it with the dopant diffusion model. Moreover, in the case of high dose boron implantation, a new type of defects involving boron and interstitial induces an immobilization and an inactivation of the boron. In order to model the formation of those clusters, we have considered some BnIm type of clusters. Using recent ab-initio calculations from literature, we have extracted their formation energy and various charge states. This last model, coupled with the two others, has been validated using various experimental results
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Normand, Pascal. "Contribution à l'étude de la diffusion des impuretés dopantes dans le silicium : diffusion des impuretés dopantes dans des structures silicium sur isolant obtenues par implantation d'oxygène." Grenoble INPG, 1992. http://www.theses.fr/1992INPG0164.
Full textAbstract:
Dans une premiere partie, cette etude traite des elements fondamentaux utiles a l'analyse de la migration des impuretes dans le silicium. Une formulation generale des equations de transport dans le cas du mecanisme lacunaire de migration des impuretes dopantes est notamment proposee sur la base de la theorie phenomenologique de la diffusion fondee sur la thermodynamique des processus irreversibles. Ces equations sont discutees a travers les coefficients de transport phenomenologiques explicites en termes de caracteristiques elementaires (concentrations de defauts, interactions lacune-impurete,. . . ). Les proprietes (niveau(x), electrique(s), energie(s) de liaison lacune-impurete,. . . ) des defauts ponctuels sont exhaustivement rapportes. Les divers modeles statistiques et approches phenomenologiques proposes dans la litterature pour un tel mecanisme sont revus et critiques. La seconde partie de travail traite sur le plan macroscopique de la redistribution, apres implantation, des impuretes dopantes, l'arsenic et le bore, dans des structures silicium-sur-isolant obtenues par implantation d'oxygene (simox). Se situant dans une periode d'evolution des processus de fabrication de ces structures, cette etude met en evidence le role preponderant tenu par la qualite des films de silicium sur la redistribution des impuretes. Une telle etude, egalement entreprise dans le silicium massif, est menee sur la base d'un parallele d'analyses experimentales physico-chimiques, cristallographiques et electriques, ceci en correlation avec divers traitements phenomenologiques des resultats experimentaux
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Castro, Susana Patricia. "CHARACTERIZATION OF THE BORON DOPING PROCESSUSING BORON NITRIDE SOLID SOURCE DIFFUSION." NCSU, 1999. http://www.lib.ncsu.edu/theses/available/etd-19990523-142337.
Full textAbstract:
CASTRO, SUSANA PATRICIA. Characterization of the Boron Doping Process UsingBoron Nitride Solid Source DiffusionThe purpose of this research has been to develop an optimum process for the borondoping of implants and polysilicon gates of metal-oxide-semiconductor (MOS) devices.An experimental design was constructed to determine the effects of diffusiontemperature, time, and ambient on characteristics of the doping process. A temperaturerange of 800 to 1000 degrees Celsius was studied with a diffusion time between 10 and60 minutes. Two diffusion ambients were used for doping processes, a pure nitrogenambient and a nitrogen-oxygen gaseous mixture. Device wafers were fabricated, and thetesting of MOS capacitors and van der Pauw test structures was performed to determinethe effect of diffusion conditions on flatband voltage and poly gate doping. Materialscharacterization techniques were used on monitor wafers for each diffusion process todetermine the wafer structure formed for each process and evaluate the effectiveness ofthe deglaze etch. The processes that resulted in the best device characteristics withoutsuffering from significant poly depletion effects and flatband voltage shifts were wafersdoped at 800 degrees Celsius in a pure nitrogen atmosphere for 20 minutes and 45minutes. The presence of oxygen in the atmosphere caused the depletion of boron fromthe Si wafer surface. The formation of the Si-B phase only occurred on devices processedat 1000 degrees Celsius. The deglaze process used in this experiment did not fullyremove this layer, and thus all devices doped at this temperature were seriously degraded.
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BOUCARD, Frédéric. "Modélisation de la diffusion des dopants dans le silicium pour la réalisation de jonctions fines." Phd thesis, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003671.
Full textAbstract:
Le sujet de recherche de ce mémoire de thèse est consacré à la modélisation d'une étape particulière des procédés de fabrication mis en oeuvre en microélectronique : la diffusion des dopants. Le premier volet de ce travail est dédié à la compréhension et la réadaptation des modèles classiques de diffusion. En effet, ceux-ci atteignent actuellement leurs limites en raison de la mauvaise description au cours des recuits de l'évolution des défauts créés par l'implantation ionique. La seconde partie de ce travail a donc été de comprendre le rôle des défauts étendus (petits amas, défauts \(113\), boucles de dislocation) dans la diffusion accélérée et transitoire du bore. Ces travaux ont consisté à modéliser la croissance compétitive de type maturation d'Ostwald que se livrent ces agglomérats au cours du recuit et à le coupler à la diffusion du dopant. De plus, on a pu observer lors d'implantations à forte dose, la formation d'agglomérats de bore engendrant une immobilisation et une inactivation du dopant. Pour intégrer la formation de ces agglomérats, nous avons considéré la formation d'amas mixte de bore et d'interstitiels de type BnIm. A partir de récents calculs ab-initio tirés de la littérature, nous avons pu extraire les énergies de formation ainsi que les différents états de charges de ces amas mixtes de bore et d'interstitiels. Ce dernier modèle, couplé aux deux autres, a été validé à partir de divers résultats expérimentaux.
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Ihaddadene, Lenglet Mékioussa. "Simulation de la diffusion de dopants de type P dans les structures à base d'INP." Rouen, 2002. http://www.theses.fr/2002ROUES045.
Full textAbstract:
Les études sur la modélisation de la diffusion du béryllium (BE) dans les matériaux III-V sont entreprises afin de répondre aux problèmes posés par la diffusion indésirable des dopants de type p pendant les différentes étapes de réalisation des composants actifs et plus particulièrement dans les transistors bipolaires à hétérojonction. Ce travail de thèse concerne d'une part, la modélisation de la diffusion du Be dans des structures épitaxiées : homojonctions ternaire (GaInAs) et quaternaire (GaInAsP) et l'hétérojonction ternaire/binaire (GaInAs/InP) et d'autre part, celle du Be implanté dans l'homojonction InGaAS, avec la prise en compte du piégeage de ce type de dopant dans la zone de défauts générés par l'implantation ionique. Plusieurs modèles basés sur le mécanisme kick-out ont été proposés. La résolution des différents systèmes d'équations à l'aide de la méthode des différences finies et celle des lignes a permis la simulation de la diffusion du Be dans les structures étudiéesModelling of beryllium (Be) diffusion in III-V materials is carried out in order to resolve the problems caused by undesirable diffusion of p-type dopants during different steps of fabrication of active components, particularly in heterojunction bipolar transistors. This work concerns the modelling and numerical simulation of Be diffusion, firstly in ternary homojunction (GaInAs), quaternary homojunction (GaInAsP) and in heterojunction (GaInAs/InP) epitaxial structures, then finally in implanted InGaAs homojunction, taking into account the Be trapping by the extended defects generated by ion implantation. Several models based on kick-out mechanism have been proposed. The resolution of differential equation systems using both the finite difference method and the line method permits the simulation of Be diffusion in the studied structures
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Blum, Ivan. "Diffusion et redistribution des dopants et du platine dans les siliciures de nickel sur silicium." Aix-Marseille 3, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX30061.
Full textAbstract:
L' objectif de cette étude est de quantifier la diffusion et la solubilité de I' As, du B et du Pt dans les siliciures de Ni afin de mieux comprendre leur redistribution lors de la siliciuration. Pour cela, les différents éléments ont été implantés dans des films de siliciures 5-Ni2Si et NiSi et leur diffusion et leur solubilité ont été étudiées par spectrométrie de masse d' ions secondaires (SIMS) et par sonde atomique tomographique (APT). Des coefficients de diffusion ont pu être mesurés notamment en comparant des mesures SIMS à des simulations de diffusion à deux dimensions. Des expériences d ' APT ont aussi permis d ' observer la précipitation du B au delà de sa limite de solubilité dans NiSi. La redistribution du B et du Pt lors de la siliciuration ont ensuite été caractérisées par SIMS et par APT. L' ensemble des données concernant leur diffusion et leur solubilité dans les deux siliciures a été utilisé pour interpréter ces résultats. La redistribution du B a également été comparée à des simulations de redistribution suivant un modèle simpleThe objective of this study is to quantify the diffusion and solubility of As, B and Pt in Ni silicides in order to gain a better understanding of their redistribution during silicidation. Therefore, these elements were implanted in o-Ni2Si and NiSi thin films and their diffusion and solubility were studied using secondary ion mass spectroscopy (SIMS) and atom probe tomography (APT). Diffusion coefficients could be measured by comparing SIMS measurements and two dimensional diffusion simulations. APT analyses allowed to observe the precipitation of B above its solubility limit in NiSi. Then, B and Pt redistribution during silicidation were characterized by SIMS and APT. The previous data concerning their diffusion and solubility in the two silicides were used together to interpret these results. In addition, B redistribution was compared to redistribution simulations using a simple model
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Castro, Susana Patricia. "Characterization of the boron doping process using boron nitride solid source diffusion." Raleigh, NC : North Carolina State University, 1999. http://www.lib.ncsu.edu/etd/public/etd-2923142349901421/etd.pdf.
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Kovac, Urban. "3D drift diffusion and 3D Monte Carlo simulation of on-current variability due to random dopants." Thesis, University of Glasgow, 2010. http://theses.gla.ac.uk/2309/.
Full textAbstract:
In this work Random Discrete Dopant induced on-current variations have been studied using the Glasgow 3D atomistic drift/diffusion simulator and Monte Carlo simulations. A methodology for incorporating quantum corrections into self-consistent atomistic Monte Carlo simulations via the density gradient effective potential is presented. Quantum corrections based on the density gradient formalism are used to simultaneously capture quantum confinement effects. The quantum corrections not only capture charge confinement effects, but accurately represent the electron impurity interaction used in previous \textit{ab initio} atomistic MC simulations, showing agreement with bulk mobility simulation. The effect of quantum corrected transport variation in statistical atomistic MC simulation is then investigated using a series of realistic scaled devices nMOSFETs transistors with channel lengths 35 nm, 25 nm, 18nm, 13 nm and 9 nm. Such simulations result in an increased drain current variability when compared with drift diffusion simulation. The comprehensive statistical analysis of drain current variations is presented separately for each scaled transistor. The investigation has shown increased current variation compared with quantum corrected drift diffusion simulation and with previous classical MC results. Furthermore, it has been studied consistently the impact of transport variability due to scattering from random discrete dopants on the on-current variability in realistic nano CMOS transistors. For the first time, a hierarchic simulation strategy to accurately transfer the increased on-current variability obtained from the ‘ab initio’ MC simulations to DD simulations is subsequently presented. The MC corrected DD simulations are used to produce target $I_D-V_G$ characteristics from which statistical compact models are extracted for use in preliminary design kits at the early stage of new technology development. The impact of transport variability on the accuracy of delay simulation are investigated in detail. Accurate compact models extraction methodology transferring results from accurate physical variability simulation into statistical compact models suitable for statistical circuit simulation is presented. In order to examine te size of this effect on circuits Monte Carlo SPICE simulations of inverter were carried out for 100 samples.
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Marcon, Jérôme. "Simulation numérique de la diffusion de dopants dans les matériaux III-V pour les composants microoptoélectroniques." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES061.
Full textAbstract:
Le sujet de cette thèse concerne la modélisation et la simulation numérique de la diffusion des dopants dans les composants microoptoélectroniques à base de matériaux III-V. Cette diffusion peut se produire au cours des traitements thermiques nécessaires à la fabrication des composants (épitaxie, réalisations de contacts,. . . ) Dans un premier temps, les aspects physiques et technologiques de la diffusion sont abordés. Une attention particulière est accordée au mécanisme substitutionnel-interstitiel de diffusion. La modélisation de la diffusion des dopants de type p dans les matériaux III-V aboutit à la résolution numérique de systèmes non linéaires d'équations différentielles aux dérivées partielles. Deux méthodes ont été utilisées : la méthode des différences finies sur le temps et sur l'espace et la méthode des lignes. Plusieurs phénomènes physiques sont pris en compte dont les mécanismes de Frank/Turnbull et du kick-out auxquels s'ajoutent les effets des charges électriques, du champ électrique et de l'effet du niveau de Fermi. Dans une dernière partie sont présentées les simulations des profils de diffusion du béryllium dans l'InGaAs. L'ensemble des résultats obtenus est discuté et comparé avec les données précédemment publiées.
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Moreno, Dickerson C. "The diffusion of phosphorus into diamond from phosphorus-doped silicon through field enhanced diffusion by optical activation /." free to MU campus, to others for purchase, 2003. http://wwwlib.umi.com/cr/mo/fullcit?p3091948.
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Rodriguez, Nicolas. "Diffusion des dopants dans les dispositifs de la microélectronique : codiffusion de l’arsenic et du phosphore dans le silicium, étude unidimensionnelle et bidimensionnelle." Aix-Marseille 3, 2008. http://www.theses.fr/2008AIX30029.
Full textAbstract:
La diffusion des dopants du Si dans les dispositifs de la microélectronique a été étudiée en 1 et 2 dimensions. Les effets de codiffusion de l’As et du P ont été caractérisés dans le but de la fabrication des "sources" et "drains" des dernières technologies de transistors (90 nm). Nous observons une accélération transitoire de la diffusion de l’As et du P lorsque ces 2 dopants sont présents en même temps dans le Si. Cet effet, qui dépend principalement de la dose d’As, semble provenir d’une modification des caractéristiques des clusters AsnV en présence de P. De plus, nous montrons que la diffusion des dopants peut être étudiée en 2 dimensions dans les dispositifs de la microélectronique, en utilisant les techniques de champ proche électriques (SCM, SSRM) et topographique (AFM). Du fait de leurs principes différents, ces techniques sont complémentaires. Elles trouvent une application en métrologie et en analyse de défaillanceSi dopant diffusion in microelectronics devices has been studied in 1 and 2 dimensions. The codiffusion effects of As and P have been characterized for “drains” and “sources" fabrication of the latest transistor technology (90 nm). If these 2 dopants are concurrently located in Si, we observe a transient acceleration of As and P diffusion. This effect mainly depends on the As dose, and seems to be due to the modification of AsnV cluster characteristics, in the presence of P. Furthermore, we show that dopant diffusion can be studied in microelectronics devices in 2 dimensions using near field electrical (SCM, SSRM) and topographical (AFM) techniques. These techniques are complementary because of their different principles. They find applications in metrology and failure analysis
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Rasul, Faiz. "Theoretical investigation of diffusion in bulk material and superlattice structures." Thesis, University of Hull, 1999. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.310279.
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Reiser, Patrick [Verfasser], Wolfram [Akademischer Betreuer] Jaegermann, and Annemarie [Akademischer Betreuer] Pucci. "Modifying and Controlling Diffusion Properties of Molecular Dopants in Organic Semiconductors / Patrick Reiser ; Wolfram Jaegermann, Annemarie Pucci." Darmstadt : Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt, 2019. http://d-nb.info/1203221398/34.
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West, Matthew K. "Diffusion of sulfur into natural diamond : characterization and applications in radiation detection /." free to MU campus, to others for purchase, 1999. http://wwwlib.umi.com/cr/mo/fullcit?p9964011.
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Colombeau, Benjamin. "Interactions entre défauts étendus et anomalies de diffusion des dopants dans le silicium : modèle physique et simulations prédictives." Toulouse 3, 2001. http://www.theses.fr/2001TOU30128.
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CATUNDA, CARLOS EDUARDO GUEDES. "INFLUENCE OF TEMPERATURE AND CHROME DOPANTS IN CONFIGURATIONAL TRANSIENT DIFFUSION OF IRON OXIDE IN HIGH ALUMINA POROUS REFRACTORY MATRIX." PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO, 2017. http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=29929@1.
Full textAbstract:
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIROCOORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR
PROGRAMA DE SUPORTE À PÓS-GRADUAÇÃO DE INSTS. DE ENSINO
Meios heterogêneos porosos submetidos a ataque químico em condições de alta temperatura representam um segmento de destacada importância no campo científico e industrial. O perfil de penetração efetiva de difundentes em meios porosos é um tópico de ampla significância e complexidade em fenômenos de transporte de momento, calor e massa; pois descreve o conceito do fenômeno de difusão configuracional transiente nas zonas não saturadas e, por conseguinte, sua abordagem matemática na formulação que o caracteriza. A proposta deste estudo é o desenvolvimento de um modelo matemático numérico de previsão do processo difusional transiente dos difundentes óxidos nos meios heterogêneos porosos. Assim, buscou-se realizar ensaios experimentais de difusão transiente do difundente sólido composto de óxidos de ferro (II), (II,III) e (III) para meios porosos de refratários sílico-aluminosos de alta alumina (Al2O3 SiO2), com e sem dopantes de óxido de cromo (III). Utilizou-se uma técnica não destrutiva microtomográfica com reconstrução computacional 3D e processamento digital de imagens para monitoramento espacial de cada partícula sólida difundente no meio. Foi analisada a influência, da temperatura variando de 1100 graus Celsius a 1300 graus Celsius, do tempo de exposição de 100h, bem como a presença de dopantes na estrutura dos meios porosos para mitigação da penetração. Dados da concentração adimensional dos difundentes em função da profundidade de penetração foram preditos por modelos transientes de transferência de massa fundamentados na formulação de placas semi-infinitas considerando condições de contorno saturadas. O quantitativo de transporte de massa obtido pelo processamento das imagens microtomográficas foram comparados e correlacionados com o método de mapeamento químico de superfície por varredura EDS em microanálise elementar. A partir dos dados experimentais e simulados, quantificou-se a difusividade dos meios porosos. Constatou-se uma variação inferior a 3,52 por cento entre os métodos destrutivo e não-destrutivo analisados para a quantificação da concentração adimensional dos difundentes ao longo da profundidade do meio, reforçando que o método proposto possa ser estendido para inúmeros outros difundentes e meios porosos congêneres.
Porous heterogeneous media subjected to chemical etching in high temperature conditions represent a segment of outstanding importance in the scientific and industrial field. The diffusants effective penetration profile in porous media is a topic of broad significance and complexity in transport phenomena of momentum, heat and mass; once it describes the concept of transient configurational diffusion phenomena in unsaturated zones and therefore, a mathematical approach to its formulation. The purpose of this study is the development of a numerical mathematical model for predicting the transient diffusion process of oxides diffusants in porous heterogeneous media. Thus, experimental transient diffusion tests were performed with solids diffusants composed of iron oxides (II), (II,III) and (III) in porous silico-aluminous refractory media of high alumina (SiO2 Al2O3) with and without dopants of oxide chromium (III). A non-destructive computerized microtomography technique with digital 3D reconstruction and post-processing images was used for spatial monitoring each solid diffusant particle in the media. The influence of temperature was examined ranging from 1100 Celsius degrees to 1300 Celsius degrees, at exposure time of 100h, as well as the presence of dopants in the structure of porous media to mitigate penetration. Data of the normalized diffusants concentration field as function of the penetration depth were predicted by mass transfer transient models based on semi-infinite slabs formulation considering saturated boundary conditions. The numerical results of mass transfer obtained by microtomography images processing were compared and correlated with the chemical surface mapping method with EDS scan for elementary microanalysis. From the experimental and simulated data was quantified the porous media diffusivity. It was observed a variation less than 3.52 percent between destructive and non-destructive methods analyzed to quantify the normalized diffusants concentration along the media depth, enhancing the proposed method to be extended to other porous media and solids diffusants.
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Calvo, Pascal. "Evolution cinétique des défauts {113} en cours de recuit thermique de silicium implanté : influence sur la diffusion des dopants." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30281.
Full textAbstract:
Dans les structures MOS, la réalisation de jonctions ultraminces p+/n par implantation ionique de bore reste la voie privilégiée pour l'élaboration d'extensions source/drain d'une profondeur inférieure à 20 nm. Cependant, au cours du recuit d'activation, cette méthode s'accompagne de la formation de défauts étendus de type interstitiel (clusters, défauts {113} et boucles de dislocation) qui sont à l'origine de problèmes majeurs tels que la diffusion accélérée et transitoire (TED) des dopants et la dégradation des propriétés électriques des jonctions. Afin d'élaborer des stratégies permettant de limiter ces effets, il est nécessaire de comprendre les mécanismes physiques qui gouvernent l'évolution thermique des défauts étendus, notamment dans le cas des défauts {113} pour lesquels les points de vue divergent. L'objectif de ce travail a été d'obtenir une base de données fiable qui, reposant sur une analyse statistique rigoureuse des défauts par Microscopie Electronique en Transmission (MET), est indispensable pour répondre à ces attentes. Cette étude doit également permettre la calibration des nouveaux simulateurs de la TED des dopants. Pour caractériser les défauts {113}, nous avons développé une nouvelle technique d'imagerie par MET permettant une amélioration des analyses statistiques. Nos études expérimentales montrent ainsi clairement qu'au cours du recuit ces défauts évoluent toujours suivant un mécanisme de croissance de type Ostwald ripening non conservatif. Suivant les cas étudiés, ces défauts finissent ainsi soit par se dissoudre rapidement soit par se transformer progressivement en boucles de dislocation. Tous nos résultats ont pu être parfaitement interprétés à partir des concepts physiques développés au cours de ces dernières années par notre équipe. Le modèle physique, auquel nous avons apporté quelques améliorations, est actuellement testé à partir de nos résultats et a été implémenté dans un simulateur commercialThe fabrication of p+/n ultra-shallow junctions by ion implantation of boron remains the most promising way to realise MOS source/drain extensions at depths typically less than 20 nm. Nevertheless, during activation annealing, this process is accompanied by the formation of different types of extended defects (interstitial clusters, {113} defects and dislocation loops) which are responsible for major problems such as transient enhanced diffusion (TED) of dopants or degradation of electrical junction properties. In order to define strategies to limit these effects, it is necessary to understand the physical mechanisms governing the thermal evolution of extended defects, especially in the case of {113} defects which is still a matter of controversy. The aim of this work has therefore been to build-up a reliable data base from the accurate and statistical analysis of defects by Transmission Electron Microscopy (TEM). This work has also been mandatory for the optimisation of the new predictive models for TED of dopants. To characterize the {113} 048904570, we have developed a new set of imaging conditions by TEM allowing an improvement of statistical analysis. Our experimental results clearly show that these defects always undergo a non conservative Ostwald ripening process during annealing. Depending on the initial conditions, we found that {113} defects can either dissolve rapidly or progressively transform into dislocation loops. All our results have been discussed and can be well explained in the framework of physical concepts which have been developed by our team during the last decade. The physical model for defect evolution that we have improved is now tested using our results and has been implemented into a commercial process simulator
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Kociniewski, Thierry. "HOMOEPITAXIE ET DOPAGE DE TYPE n DU DIAMANT." Phd thesis, Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00349978.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objectif d'étudier différentes voies susceptibles de conduire à un dopage reproductible de type n du diamant avec de bonnes propriétés électriques et cristallines. La première fut l'étude de couches homoépitaxiées de diamant dopé phosphore avec la mise en oeuvre d'une ligne de dopage issue de la technologie MOCVD sur notre bâti de croissance MPCVD. Cette ligne utilise un précurseur liquide stocké dans un bulleur. Le précurseur choisi a été la tertiarybutylphosphine, composé organique du phosphore. Une étude concernant l'influence de la température sur la croissance de films homoépitaxiés sur substrats orientés (111) a permis de montrer que, pour notre bâti, il existe un maximum d'incorporation en phosphore à 890°C et que, dans la gamme de températures [850-930°C], nos couches dopées au phosphore possèdent des propriétés électroniques à l'état de l'art sur le plan international : mobilités électroniques de 350 cm2/Vs pour [P]= 6x1017 cm-3. Nous avons établi pour la première fois la relation permettant de quantifier la concentration de phosphore à partir de l'intensité des excitons détectés par cathodoluminescence.Nous avons montré qu'un recuit sous vide à des températures autour de 900-1000°C de couches dopées phosphore fortement compensées entraîne une augmentation de la concentration d'électrons libres. Notre modèle propose la migration de défauts compensateurs X- suivie de la création de complexes inactifs (P,X). En supposant que la cinétique de formation des complexes (P,X) suit une loi du 1er ordre, nous avons conclu que l'énergie de migration de cette espèce compensatrice est de 3.1 eV. Nous avons émis l'hypothèse que ce défaut est l'hydrogène incorporé pendant la croissance.
Enfin, nous avons prolongé notre étude sur la conversion en type n de couches dopées bore suite à une deutération. Ce procédé permet d'obtenir des couches de conductivité électrique largement supérieure (facteur 1000 à 100000) à celle des meilleures couches de diamant de type n dopées au phosphore. Nous avons montré que l'effet de conversion est très probablement un effet de volume et que le mécanisme d'apparition de la conversion se fait en deux étapes : passivation des bore sur toute l'épaisseur de la couche puis création d'un excès de deutérium qui déclenche la conductivité de type n. La conversion n'est pas réalisée de façon homogène. Il sera donc nécessaire dans le futur d'établir quelles sont les caractéristiques des zones qui sont converties.
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Li, Kaile. "Defects at surface and interface of crystals : theoretical and x-ray scattering analysis /." free to MU campus, to others for purchase, 2002. http://wwwlib.umi.com/cr/mo/fullcit?p3074422.
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Bonafos, Caroline. "Rôle des défauts End-Of-Range dans la diffusion anormale du bore." Toulouse, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAT0025.
Full textAbstract:
Dans la fabrication de transistors cmos de taille submicronique, le bore est utilise comme dopant de la source et de la grille. Pour realiser des jonctions p+n inferieures a 100 nm, il faut implanter le bore a des energies de l'ordre de quelques kev. Pendant le recuit necessaire a son activation, de nombreux effets typiques de situations hors equilibre apparaissent tels la formation de defauts etendus, ainsi que la diffusion anormale du dopant, qui doit etre prise en compte dans la prediction des profils de dopant. Un premier volet de ce travail est consacre a etablir le lien entre les defauts end-of-range (eor), et la diffusion anormale des dopants. Pour cela, une etude quantitative rigoureuse de la croissance des eor a ete menee experimentalement par microscopie electronique en transmission. L'evolution au cours du recuit des parametres caracteristiques de la population de defauts a ete comparee aux resultats de la theorie d'ostwald ripening qu'il a fallu adapter a la geometrie des boucles de dislocation. Cette etude a permis d'etablir que les defauts eor et la diffusion anormale sont la consequence de l'evolution au cours du recuit de la sursaturation en si interstitiels. Le second volet consiste en l'etude de l'effet d'impuretes (le bore, le carbone et le fluor) sur les cinetiques de croissance des defauts eor, afin d'elucider les anomalies de diffusion dont elles sont a l'origine
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VUMMIDI, MURALI KRISHNA PRASAD. "Thermionic Emission Diffusion Model of InP-based Pnp Heterojunction Bipolar Transistor with Non-Uniform Base Doping." University of Cincinnati / OhioLINK, 2003. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1060110500.
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