Intégration de semi-conducteurs III-V sur substrat Silicium pour les transistors n-MOSFET à haute mobilité

La substitution du canal de silicium par un semi-conducteur III-V est une des voies envisagees pour accroitre la mobilite des electrons dans les transistors n-MOSFET et ainsi reduire la consommation des circuits. Afin de reduire les couts et de profiter des plateformes industrielles de la microelectronique, les transistors III-V doivent etre realises sur des substrats de silicium. Cependant, la difference de parametre de maille entre le Si et les couches III-V induit de nombreux defauts cristallins dans le canal du transistor, diminuant la mobilite des porteurs. L’objectif de cette these est la realisation de transistors a canal III-V sur substrat de silicium au sein de la plateforme microelectronique du CEA Leti. Dans le cadre de ces travaux, deux filieres technologiques d’integration ont ete developpees pour la realisation de transistors tri-gate a base d’In0,53Ga0,47As sur substrat de silicium : par un collage moleculaire d’une couche d’InGaAs sur InP et par une epitaxie directe de la couche d’InGaAs sur substrat Si. Les differentes etapes technologiques specifiques a l’InGaAs ont ete mises au point au cours de ces travaux, en prenant en compte les contraintes de contamination des equipements. Le traitement de surface de l’InGaAs et le depot du dielectrique de grille a haute permittivite (type high-k) par ALD ont ete particulierement etudies afin de reduire la quantite d’etats d’interface (Dit) et d’optimiser l’EOT. Pour cela, des analyses XPS et des mesures electriques C(V) de capacites MOS ont ete realisees a l’echelle d’un substrat de 300mm de diametre.