Note publique d'information : 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 SiGeC.
Note publique d'information : This 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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