ANALYSE DU FONCTIONNEMENT D'UN REACTEUR DE DEPOT D'OXYDE DE SILICIUM ASSISTE PAR PLASMA ET CARACTERISATION DES FILMS ELABORES PDF Download
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Author: LUCIEN.. DATE
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Languages : fr
Pages : 167
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Book Description
DANS CE MEMOIRE, NOUS AVONS ETUDIE LE PROCEDE DE DEPOT D'OXYDE DE SILICIUM ASSISTE PAR PLASMA RADIOFREQUENCE, A PARTIR D'UN MELANGE GAZEUX N 2O/SIH 4. LE DEBIT DE N 2O ETANT TRES LARGEMENT SUPERIEUR A CELUI DE SIH 4 DANS LES MELANGES CONSIDERES, LA DECOMPOSITION DE N 2O DANS LE PLASMA A FAIT L'OBJET D'UNE ETUDE PRECISE. LES DONNEES PROVENANT DE LA LITTERATURE ET DE LA MODELISATION DE LA DECHARGE ONT PERMIS DE DEVELOPPER UN MODELE DE TRANSFERT DE MATIERE QUI REPRODUIT LES RESULTATS EXPERIMENTAUX CONCERNANT LA CONSOMMATION DE N 2O ET LA PRODUCTION N 2 ET O 2, EN FONCTION DE LA DENSITE DE PUISSANCE. EN CE QUI CONCERNE LE PROCEDE N 2O/SIH 4, NOUS AVONS TOUT D'ABORD ETUDIE L'INFLUENCE DES PARAMETRES OPERATOIRES SUR LE PROFIL DES VITESSES DE DEPOT. NOUS AVONS OBSERVE UNE INHOMOGENEITE IMPORTANTE DES COUCHES SYNTHETISEES, QUAND LES GAZ REACTIFS SONT EPUISES RAPIDEMENT DES L'ENTREE DANS LE REACTEUR. MALGRE LA COMPLEXITE DES PHENOMENES MIS EN JEU AU COURS DU PROCESSUS DE DEPOT, LE MODELE DE TRANSFERT DE MATIERE A PERMIS DE REPRODUIRE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX, EN CONSIDERANT QUE H 2SIO EST LE PRECURSEUR PRINCIPAL DE DEPOT. CONCERNANT LA CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUE, LA SPECTROSCOPIE INFRAROUGE A MONTRE QUE C'EST AUX TEMPERATURES ELEVEES ET AVEC UNE DILUTION IMPORTANTE DE N 2O/SIH 4 PAR L'HELIUM QUE L'ON PARVIENT A AUGMENTER REELLEMENT LA DENSITE DE LIAISONS SI-O AU DETRIMENT DES LIAISONS OH. LA COMPOSITION DES COUCHES (O, SI, N) TRAITEE PAR LA MICROSONDE ELECTRONIQUE A REVELE UNE ABSENCE D'AZOTE, ET UN RAPPORT O/SI CROISSANT ET QUI TEND VERS 2, DE L'ENTREE VERS LA SORTIE DU REACTEUR. CONCERNANT LA CARACTERISATION ELECTRIQUE DES COUCHES D'OXYDE, NOUS AVONS MONTRE QUE L'AUGMENTATION DE LA TEMPERATURE DU DEPOT, DU RAPPORT DES DEBITS N 2O/SIH 4 ET DE DILUTION PAR L'HELIUM FAVORISENT UNE DIMINUTION DE LA DENSITE DE CHARGES PIEGEES ET D'ETATS D'INTERFACE LIEE A LA NATURE PHYSICO-CHIMIQUE DU MATERIAU.
Author: LUCIEN.. DATE
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Pages : 167
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DANS CE MEMOIRE, NOUS AVONS ETUDIE LE PROCEDE DE DEPOT D'OXYDE DE SILICIUM ASSISTE PAR PLASMA RADIOFREQUENCE, A PARTIR D'UN MELANGE GAZEUX N 2O/SIH 4. LE DEBIT DE N 2O ETANT TRES LARGEMENT SUPERIEUR A CELUI DE SIH 4 DANS LES MELANGES CONSIDERES, LA DECOMPOSITION DE N 2O DANS LE PLASMA A FAIT L'OBJET D'UNE ETUDE PRECISE. LES DONNEES PROVENANT DE LA LITTERATURE ET DE LA MODELISATION DE LA DECHARGE ONT PERMIS DE DEVELOPPER UN MODELE DE TRANSFERT DE MATIERE QUI REPRODUIT LES RESULTATS EXPERIMENTAUX CONCERNANT LA CONSOMMATION DE N 2O ET LA PRODUCTION N 2 ET O 2, EN FONCTION DE LA DENSITE DE PUISSANCE. EN CE QUI CONCERNE LE PROCEDE N 2O/SIH 4, NOUS AVONS TOUT D'ABORD ETUDIE L'INFLUENCE DES PARAMETRES OPERATOIRES SUR LE PROFIL DES VITESSES DE DEPOT. NOUS AVONS OBSERVE UNE INHOMOGENEITE IMPORTANTE DES COUCHES SYNTHETISEES, QUAND LES GAZ REACTIFS SONT EPUISES RAPIDEMENT DES L'ENTREE DANS LE REACTEUR. MALGRE LA COMPLEXITE DES PHENOMENES MIS EN JEU AU COURS DU PROCESSUS DE DEPOT, LE MODELE DE TRANSFERT DE MATIERE A PERMIS DE REPRODUIRE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX, EN CONSIDERANT QUE H 2SIO EST LE PRECURSEUR PRINCIPAL DE DEPOT. CONCERNANT LA CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUE, LA SPECTROSCOPIE INFRAROUGE A MONTRE QUE C'EST AUX TEMPERATURES ELEVEES ET AVEC UNE DILUTION IMPORTANTE DE N 2O/SIH 4 PAR L'HELIUM QUE L'ON PARVIENT A AUGMENTER REELLEMENT LA DENSITE DE LIAISONS SI-O AU DETRIMENT DES LIAISONS OH. LA COMPOSITION DES COUCHES (O, SI, N) TRAITEE PAR LA MICROSONDE ELECTRONIQUE A REVELE UNE ABSENCE D'AZOTE, ET UN RAPPORT O/SI CROISSANT ET QUI TEND VERS 2, DE L'ENTREE VERS LA SORTIE DU REACTEUR. CONCERNANT LA CARACTERISATION ELECTRIQUE DES COUCHES D'OXYDE, NOUS AVONS MONTRE QUE L'AUGMENTATION DE LA TEMPERATURE DU DEPOT, DU RAPPORT DES DEBITS N 2O/SIH 4 ET DE DILUTION PAR L'HELIUM FAVORISENT UNE DIMINUTION DE LA DENSITE DE CHARGES PIEGEES ET D'ETATS D'INTERFACE LIEE A LA NATURE PHYSICO-CHIMIQUE DU MATERIAU.
Author: Alain Dollet
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Languages : fr
Pages : 253
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UNE MODELISATION NUMERIQUE A ETE EFFECTUEE POUR SIMULER LE FONCTIONNEMENT D'UN REACTEUR ASSISTE PAR UN PLASMA RADIOFREQUENCE POUR LE DEPOT DE NITRURE DE SILICIUM DANS UN MELANGE SILANE-AMMONIAC. DES MODELES BIDIMENSIONNELS D'HYDRODYNAMIQUE ET DE TRANSFERT DE MATIERE ONT ETE MIS AU POINT POUR DETERMINER LES PROFILS DE VITESSE DU GAZ, L'EPAISSEUR ET LA COMPOSITION DES FILMS, AINSI QUE LES PROFILS DE CONCENTRATION DES DIFFERENTES ESPECES GAZEUSES. POUR L'ELABORATION DU MODELE DE TRANSFERT DE MATIERE, NOUS AVONS DU ENTREPRENDRE DES ANALYSES EXPERIMENTALES ET UNE ETUDE DE MECANISMES CHIMIQUES CONDUISANT AU DEPOT. LES TAUX DE PRODUCTION D'ESPECES ACTIVES UTILISEES DANS CE MODELE ONT ETE OBTENUS A PARTIR D'UNE MODELISATION DE DECHARGE ELECTRIQUE. LE MODELE DE TRANSFERT DE MATIERE NECESSITE UN TEMPS DE CALCUL TRES LONG, AUSSI AVONS-NOUS ELABORE UN MODELE SIMPLIFIE PERMETTANT D'OBTENIR TRES RAPIDEMENT DES RESULTATS ASSEZ PRECIS. IL EST DONC TRES UTILE POUR ETUDIER L'INFLUENCE DES PARAMETRES OPERATOIRES. LA SIMULATION D'UN REACTEUR A PLASMA PULSE A EGALEMENT ETE EFFECTUEE. A L'ISSUE DE CE TRAVAIL, NOUS AVONS PU METTRE EN EVIDENCE LE ROLE DETERMINANT DES RADICAUX AMINOSILANES DANS LE PROCESSUS DE CROISSANCE DES FILMS. NOUS AVONS EGALEMENT MONTRE QUE L'EQUIPEMENT QUI A ETE ETUDIE EST MAL ADAPTE POUR LA PRODUCTION INDUSTRIELLE, ET NOUS AVONS ALORS PROPOSE UNE GEOMETRIE DE REACTEUR PLUS APPROPRIEE
Author: Lise Layeillon
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Languages : fr
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LE DEPOT DE SILICIUM AMORPHE HYDROGENE ASSISTE PAR PLASMA (PECVD) A PARTIR DU SILANE EST UN PROCEDE COURAMMENT EMPLOYE POUR LA FABRICATION DE CELLULES PHOTOVOLTAIQUES, D'ECRANS PLATS DE VISUALISATION, OU DE DETECTEURS DIVERS. MALGRE L'EXISTENCE DE NOMBREUX TRAVAUX CONCERNANT L'ANALYSE DE PHENOMENES PARTICULIERS ELECTRIQUES OU CHIMIQUES DANS CES DECHARGES, AUCUNE ETUDE COMPLETE DU COMPORTEMENT DE REACTEURS INDUSTRIELS, INTEGRANT EN PARTICULIER L'EXAMEN DES PHENOMENES DE TRANSPORT, N'AVAIT ETE ENTREPRISE JUSQU'A PRESENT. NOUS AVONS DONC DEMARRE DE TELS TRAVAUX DANS LE CADRE D'UNE ACTION DE RECHERCHE COORDONNEE DU CNRS, EN VUE D'ELABORER UN MODELE DE SIMULATION LOCAL ET BIDIMENSIONNEL, TRES DETAILLE, QUI NOUS A PERMIS DE DETERMINER LES PROFILS DE VITESSE, DE CONCENTRATION DES ESPECES GAZEUSES ET LES VITESSES DE DEPOT DANS UN REACTEUR DE GEOMETRIE CLASSIQUE. AU VU DES PREMIERS RESULTATS, NOUS AVONS PU SIMPLIFIER CE LOGICIEL, AFIN D'OBTENIR UN OUTIL D'UTILISATION PLUS RAPIDE. IL NOUS A AINSI ETE POSSIBLE D'EFFECTUER UNE ANALYSE NUMERIQUE SYSTEMATIQUE DES PROCESSUS CHIMIQUES MIS EN JEU DANS LA DECHARGE ET DE L'INFLUENCE DES DONNEES CINETIQUES CORRESPONDANTES. LA CONFRONTATION ENTRE LES RESULTATS EXPERIMENTAUX, OBTENUS SUR UNE UNITE PILOTE, ET LES INFORMATIONS FOURNIES PAR L'EXPLOITATION DES LOGICIELS, A PERMIS D'ETABLIR LA QUALITE DES MODELES. NOUS AVONS PU, AINSI, AMELIORER LA CONNAISSANCE DU PROCEDE DE DEPOT ASSISTE PAR PLASMA, ET CONSTITUER DES LOGICIELS SUSCEPTIBLES D'ETRE UTILISES POUR OPTIMISER LES EXPLOITATIONS D'EQUIPEMENTS DE DEPOT
Author: Fabien Bénédic
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Languages : fr
Pages : 427
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Les objectifs de ce travail de thèse étaient l'étude et le contrôle du procédé de croissance de diamant par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma micro-onde (MPACVD). Il s'agissait d'optimiser les conditions de fonctionnement d'un réacteur de dépôt de conception originale, de développer et de mettre en oeuvre des techniques d'analyse optique in situ du plasma et de la surface, et d'étudier et de maîtriser les mécanismes de nucléation et de croissance du diamant, afin d'obtenir des films présentant les propriétés requises en vue de leur intégration dans des dispositifs à ondes acoustiques de surface (SAW), à savoir une épaisseur suffisante, une très faible rugosité et une résistance électrique de surface élevée. Les conditions de fonctionnement du réacteur de synthèse ont été améliorées et contrôlées, et un système de surveillance électronique permettant de sécuriser son utilisation a été mis au point. Une méthode d'analyse optique in situ des surfaces en temps réel par pyrométrie interferentielle (IP), reposant sur la modélisation des variations d'émissivité du système film/substrat durant la synthèse, a été développée. Elle rend possible l'estimation de certains paramètres physiques et cinétiques : indice de réfraction complexe du film et du substrat, temps d'incubation, température réelle du système et vitesse de croissance du film. Le dispositif concu pour l'étude du plasma est un système d'analyse par spectroscopie optique d'émission résolue dans l'espace (SROES) qui permet de réaliser des profils radiaux et axiaux ou des cartographies 2D de l'intensité d'émission des espèces radiatives caractéristiques du plasma. Des études préliminaires ont permis d'élaborer des protocoles de traitements mécanique et chimique.
Author: Marjorie Goujon
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Languages : fr
Pages : 164
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Les travaux présentés dans ce mémoire concernent l'étude d'un procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par un plasma froid radiofréquence (RF) dans un mélange oxygène-hexaméthyldisiloxane (HMDSO) à basse pression, destiné à l'élaboration de couches minces d'oxyde de silicium sur des substrats métalliques. Un modèle fluide est tout d'abord développé pour décrire le comportement de la décharge au cours d'une période RF, et en particulier l'évolution du champ électrique et des densités des espèces chargées. Grâce à ce modèle, l'importance relative du bombardement ionique des électrodes et du phénomène de "wave-riding" pour la production d'électrons est mise en évidence et permet de définir des conditions de fonctionnement qui tendent à minimiser le bombardement des électrodes. Dans une seconde partie, la mise en œuvre de moyens de caractérisation tels que la spectroscopie d'émission optique et la spectroscopie d'absorption infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) permet d'estimer le taux de dissociation du monomère organosilicié et d'obtenir des renseignements sur les mécanismes de dissociation du précurseur organique. Des analyses FTIR des films déposés sont couplées aux analyses de la phase gazeuse et permettent d'établir des corrélations entre la nature des films déposés et la composition chimique du plasma. Ces résultats sont complétés par l'établissement d'un modèle décrivant la cinétique chimique des neutres du plasma 02/HMDSO, à partir duquel l'évolution, dans l'espace interélectrodes, de la concentration de différentes espèces moléculaires est calculée, afin de prédire l'enrichissement en carbone des films déposés.
Author: Thierry Sindzingre (auteur en microélectronique).)
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Languages : fr
Pages : 0
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Author: Alexandra Pecheur
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Languages : fr
Pages : 146
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Ce travail de thèse a eu pour objectif de développer un nouveau procédé industriel de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) de dioxyde de silicium (Si02) à basse température (50°C). Ce nouveau procédé doit permettre de réaliser la couche d'encapsulation de nouvelles: têtes magnétiques d'écriture-lecture (utilisés dans les disques durs d'ordinateur) réalisées à base de matériau GMR (Giant Magneto-Resistance) et donc très sensibles aux effets thermiques. Après une rapide présentation des têtes magnétiques et des matériaux magnéto résistifs, nous détaillons les problèmes technologiques relatifs à l'encapsulation des têtes magnétiques. Puis nous passons en revue quelques généralités sur la physique des plasmas, et les différentes méthodes existantes-de dépôt de Si02 assistées par plasma. Nous détaillons ensuite la solution technologique retenue et notre démarche de plan d'expérience pour l'optimisation du point de fonctionnement de la technique PECVD utilisant une chimie HMDS (hexaméthyldisilazane)/O2. Les films de SiO2 ainsi déposés sur substrat de silicium ont été caractérisés d'un point de vue physico-chimique, optique et électrique. Nos résultats expérimentaux mettent en évidence des propriétés proches de celles du Si02 thermique, en particulier en ce qui concerne la très faible rugosité de surface des films bruts de dépôt ainsi qu'une excellente propriété "anti-faille" observée pour des topologies non planes.
Author: Jean-Pierre Nieto
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Languages : fr
Pages : 169
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Cette étude traite de la modélisation du fonctionnement d'un réacteur industriel continu de dépôt en phase vapeur à pression atmosphérique (APCVD). Cet appareil est utilisé dans l'industrie micro-électronique pour déposer des couches minces de dioxyde de silicium, pur ou dopé aux oxydes de bore et/ou de phosphore. Le modèle combine les équations régissant l'hydrodynamique des gaz, le transfert thermique, le transfert de matière, et les vitesses de réactions chimiques des différentes espèces ; il utilise comme base le logiciel commercial ESTET. Les depôts de dioxyde de silicium pur sont réalisés à partir de mélanges de tétraéthoxylane (TEOS) et d'ozone, dilués dans l'azote. Dans ce cas, le modèle exploite un schéma chimique proposé par des chercheurs antérieurs, mais qui a dû être repris et perfectionné, jusqu'à ce que le modèle reproduise convenablement les données expérimentales. Une fois qu'il a été mis au point, le modèle a été exploité pour déterminer l'influence des paramètres principaux du procédé. Cette étude a permis de déterminer d'intéressantes possibilités d'augmentation de la productivité du réacteur et d'amélioration de la qualité des dépôts ; ces propositions devront être confirmées par des essais industriels.
Author: Hervé Moisan
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Languages : fr
Pages : 117
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LES COMPOSANTS OPTIQUES INTEGRES PASSIFS SUR SILICIUM SONT PARMI LES CONSTITUANTS CLES DES FUTURS RESEAUX DE TELECOMMUNICATIONS OPTIQUES. L'ELEMENT DE BASE DE CES COMPOSANTS EST LE GUIDE OPTIQUE INTEGRE MONOMODE AUX LONGUEURS D'ONDES 1,3 ET 1,55 M. SA FABRICATION FAIT INTERVENIR LE DEPOT DE COUCHE DE SILICE PURE OU DOPEE DE FORTE EPAISSEUR (20 A 30 M) ET UNIFORMES. LA METHODE DE DEPOT ETUDIEE UTILISE UN REACTEUR A PLASMA MICROONDES ENTRETENU PAR DES ONDES DE SURFACE ET DES PRECURSEURS SOUS FORME DE CHLORURES. L'INTERET ESSENTIEL DE CE PROCEDE EST LA POSSIBILITE DE DEPOSER A RELATIVEMENT BASSE TEMPERATURE (600C) SANS LA NECESSITE D'UN RECUIT ULTERIEUR DU DEPOT. LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL EST CONSACREE A LA RECHERCHE DES CONDITIONS EXPERIMENTALES CONDUISANT A DES COUCHES DE SILICE DENSES, PURES, ET HOMOGENES EN INDICE. LA SECONDE PARTIE PORTE SUR L'OPTIMISATION DES CARACTERISTIQUES DE L'INJECTION DES GAZ ET DE LA GEOMETRIE DU POMPAGE POUR ATTEINDRE L'HOMOGENEITE D'EPAISSEUR SOUHAITEE. UN LOGICIEL DE SIMULATION EST MIS AU POINT ET PERMET D'ETUDIER L'INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DE L'INJECTEUR SUR LA REGULARITE DE L'ECOULEMENT DES GAZ PRES DU SUBSTRAT. LES CONDITIONS EXPERIMENTALES OPTIMISEES (PRESSION DE 30 MTORR ET TEMPERATURE DE 600C) ONT PERMIS L'OBTENTION, AVEC UNE FORTE VITESSE DE DEPOT (200 NM/MIN) ET SANS RECUIT ULTERIEUR, DE COUCHES DE SILICE PURE OU DOPEE GERMANIUM, PRESENTANT UNE HOMOGENEITE D'EPAISSEUR DE 1% ET UNE REGULARITE D'INDICE DE 0,03%. L'ATTENUATION OPTIQUE DES PREMIERS GUIDES (0,2 DB/CM A 1,3 M ET 0,4 DB/CM A 1,55 M) EST COMPATIBLE AVEC LES FONCTIONS OPTIQUES VISEES
Author: NADIA.. BENISSAD
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Languages : fr
Pages : 196
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Book Description
CETTE THESE A POUR BUT D'ETUDIER LE PROCEDE DE DEPOT, DANS UN REACTEUR PLASMA DE COUCHES MINCES D'OXYDES DES SILICIUM. LA SOURCE EST UNE DECHARGE MICRO-ONDES ENTRETENUE PAR UNE ONDE DE SURFACE A 2,45 GHZ. LE SUBSTRAT EST PLACE EN PROCHE POST-DECHARGE ET N'EST DONC PAS EXPOSE A UNE TEMPERATURE ELEVEE. LES GAZ UTILISES SONT L'ARGON, L'OXYGENE ET UN ORGANOSILICIE, L'HEXAMETHYLDISILOXANE HMDSO : O(SI(CH 3) 3) 2. CETTE ETUDE A ETE CONSACREE AUSSI BIEN A LA CARACTERISATION DE LA PHASE GAZEUSE, PAR SPECTROSCOPIE D'EMISSION OPTIQUE ET SPECTROMETRIE DE MASSE, QU'A L'ANALYSE DES COUCHES MINCES PAR SPECTROSCOPIE INFRA-ROUGE A TRANSFORMEE DE FOURIER, ELLIPSOMETRIE SPECTROSCOPIQUE UV-VISIBLE ET GRAVURE CHIMIQUE. LA DILUTION DU MONOMERE HMDSO DANS LE MELANGE GAZEUX INITIAL INFLUE CONSIDERABLEMENT SUR LES ESPECES PRESENTES DANS LA PHASE GAZEUSE ET DONC SUR LA NATURE DU MATERIAU DEPOSE. A FORTE DILUTION DE L'ORGANOSILICIE DANS L'OXYGENE, LE HMDSO EST FRAGMENTE ET OXYDE ET ON OBTIENT DES COUCHES MINCES DE TYPE SIO 2. MAIS LORSQUE L'OXYGENE EST DILUE DANS LE MONOMERE, LA DISSOCIATION DE CE DERNIER N'EST PAS SUFFISANTE ET ON DEPOSE ALORS DES FILMS A CARACTERE ORGANIQUE SIO XC YH Z. DES CORRELATIONS ENTRE LA PRESENCE DES ESPECES EXCITEES OH ET CH DANS LE PLASMA ET L'INCORPORATION RESPECTIVEMENT DE SILANOL ET D'HYDROCARBURES DANS LES COUCHES MINCES ONT PU ETRE ETABLIES. NOUS AVONS ETUDIE L'INFLUENCE DE LA PUISSANCE MICRO-ONDES ET DE LA PRESSION SUR LA COMPOSITION DE LA PHASE GAZEUSE ET LES FILMS ELABORES. CELA A PERMIS DE FAIRE APPARAITRE DES PARAMETRES DE FONCTIONNEMENT DU REACTEUR : NOUS AVONS CONSTATE L'EXISTENCE D'UNE PRESSION MAXIMALE AU DESSUS DE LAQUELLE DES POUDRES SE FORMENT DANS LE GAZ ET LES PROPRIETES DE CES FILMS SONT ALTEREES. DE MANIERE GENERALE, LES COUCHES MINCES SE SONT REVELEES POREUSES. MAIS, GRACE A LA POLARISATION RADIO-FREQUENCE (13,56 MHZ) DU PORTE-SUBSTRAT, IL A ETE POSSIBLE D'ELABORER DES FILMS PLUS DENSES ET CE A DES VITESSES PLUS RAPIDES (300 NM/MIN).
