Mesures de déformations dans des dispositifs de la microélectronique par microscopie électronique en transmission en haute résolution et holographie en champ sombre

Les materiaux cristallins sous contrainte font aujourd'hui partie integrante des dispositifs de la microelectronique car ils offrent une amelioration considerable de la mobilite des porteurs dans les zones actives. Dans un premier temps, nous avons developpe l'analyse de phases geometriques (GPA) d'images en haute resolution (HREM), en etudiant des couches minces de silicium en contrainte biaxiale sur des pseudo-substrats de SiGe. Les resultats obtenus pour differentes gammes de Si1-xGex et differentes epaisseurs de films minces, compares a des simulations par elements finis (FEM), ont permis d'optimiser cette methode. La precision sur la mesure des deformations atteint 0,2% et le champ de vue 200 nm x 200 nm. Mesures experimentales et simulations FEM ont egalement permis de quantifier l'effet de relaxation des lames minces de microscopie. L'etude d'un systeme plus complexe, un p-MOSFET, a montre la possibilite de cartographier pour la premiere fois les champs de deformations en deux dimensions avec une resolution spatiale pouvant atteindre 2 nm. Cette these presente egalement, dans un second temps, une nouvelle methode developpee au sein du CEMES-CNRS : l'holographie en champ sombre. Cette technique, necessitant un canon a emission de champ et un biprisme electrostatique, permet de realiser des franges d'interferences, entre une onde diffractee par un reseau cristallin parfait et une onde diffractee par un reseau deforme. Ainsi, il devient possible de cartographier les deformations sur un tres large champ de vue (500 nm x 2 µm) avec une meilleure precision qu'en haute resolution : 0,02%.