DEPOT DE NITRURE DE SILICIUM PAR PHOTOSENSIBILISATION ASSISTEE PAR LE MERCURE A 254 NANOMETRE DU MELANGE AMMONIAC/SILANE. MODELISATION ET DIAGNOSTICS DE LA PHASE GAZEUSE PDF Download
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Author: Bruno Allain (dramaturge) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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LES COUCHES MINCES DE NITRURE DE SILICIUM AMORPHE HYDROGENE SONT OBTENUES PAR PHOTOSENSIBILISATION ASSISTEE PAR LE MERCURE A 254 NANOMETRE DES GAZ SILANE ET AMMONIAC. LE PRINCIPE DE DECOMPOSITION CONSISTE A EXCITER DES ATOMES DE MERCURE DANS L'ETAT #3P#1 A L'AIDE DE LA RAIE 254 NANOMETRE EMISE PAR UNE LAMPE A VAPEUR DE MERCURE BASSE PRESSION. CES ATOMES EXCITES PEUVENT TRANSFERER LEUR ENERGIE ELECTRONIQUE PAR COLLISION ET DISSOCIER LES MOLECULES DE SILANE ET D'AMMONIAC. LE SCHEMA REACTIONNEL DE LA PHASE GAZEUSE MONTRE QU'INTERVIENNENT NON SEULEMENT L'ETAT #3P#1 MAIS AUSSI L'ETAT #3P#0 PEUPLE PAR COLLISION DES ETATS #3P#1 AVEC L'AMMONIAC. DANS UNE ETUDE PRELIMINAIRE NOUS AVONS DETERMINE LES SECTIONS EFFICACES DE COLLISION DES MOLECULES D'AMMONIAC ET DE SILANE AVEC LES ETATS EXCITES #3P#1 ET #3P#0 DU MERCURE. L'EVOLUTION DE LA VITESSE DE DEPOT ET DE LA COMPOSITION DES COUCHES EN FONCTION DU RAPPORT DES PRESSIONS PARTIELLES DE SILANE ET D'AMMONIAC MONTRE QUE LA PROBABILITE DE DECOMPOSITION DU SILANCE AUGMENTE CONSIDERABLEMENT AVEC LA DILUTION DU SILANE. NOUS AVONS DEVELOPPE UN MODELE CINETIQUE DE LA PHASE GAZEUSE PRENANT EN COMPTE LE TRANSFERT RADIATIF, LES REACTIONS EN PHASE GAZEUSE ET LE TRANSPORT DES RADICAUX SILYLE ET AMIDOGENE PARTICIPANT A LA CROISSANCE DU FILM. LES RESULTATS ONT ETE VERIFIES EXPERIMENTALEMENT A L'AIDE DE PLUSIEURS DIAGNOSTICS. D'UNE PART, NOUS AVONS MESURE LA LUMINESCENCE DES EXCIMERES HG-NH#3 PAR SPECTROSCOPIE D'EMISSION ET LE TAUX DE CONSOMMATION DU SILANCE PAR SPECTROMETRIE DE MASSE, CE QUI NOUS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE QUE LE VECTEUR DE DISSOCIATION DU SILANE EST L'ETAT #3P#0 DU MERCURE. D'AUTRE PART, NOUS AVONS DETERMINE LA DENSITE DU RADICAL AMIDOGENE EN UN POINT DU REACTEUR PAR FLUORESCENCE INDUITE PAR LASER. DE PLUS LES COUCHES DE NITRURE DE SILICIUM ONT ETE ANALYSEES PAR ELLIPSOMETRIE SPECTROSCOPIQUE POUR DETERMINER LE SPECTRE OPTIQUE DE LA CONSTA
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LES COUCHES MINCES DE NITRURE DE SILICIUM AMORPHE HYDROGENE SONT OBTENUES PAR PHOTOSENSIBILISATION ASSISTEE PAR LE MERCURE A 254 NANOMETRE DES GAZ SILANE ET AMMONIAC. LE PRINCIPE DE DECOMPOSITION CONSISTE A EXCITER DES ATOMES DE MERCURE DANS L'ETAT #3P#1 A L'AIDE DE LA RAIE 254 NANOMETRE EMISE PAR UNE LAMPE A VAPEUR DE MERCURE BASSE PRESSION. CES ATOMES EXCITES PEUVENT TRANSFERER LEUR ENERGIE ELECTRONIQUE PAR COLLISION ET DISSOCIER LES MOLECULES DE SILANE ET D'AMMONIAC. LE SCHEMA REACTIONNEL DE LA PHASE GAZEUSE MONTRE QU'INTERVIENNENT NON SEULEMENT L'ETAT #3P#1 MAIS AUSSI L'ETAT #3P#0 PEUPLE PAR COLLISION DES ETATS #3P#1 AVEC L'AMMONIAC. DANS UNE ETUDE PRELIMINAIRE NOUS AVONS DETERMINE LES SECTIONS EFFICACES DE COLLISION DES MOLECULES D'AMMONIAC ET DE SILANE AVEC LES ETATS EXCITES #3P#1 ET #3P#0 DU MERCURE. L'EVOLUTION DE LA VITESSE DE DEPOT ET DE LA COMPOSITION DES COUCHES EN FONCTION DU RAPPORT DES PRESSIONS PARTIELLES DE SILANE ET D'AMMONIAC MONTRE QUE LA PROBABILITE DE DECOMPOSITION DU SILANCE AUGMENTE CONSIDERABLEMENT AVEC LA DILUTION DU SILANE. NOUS AVONS DEVELOPPE UN MODELE CINETIQUE DE LA PHASE GAZEUSE PRENANT EN COMPTE LE TRANSFERT RADIATIF, LES REACTIONS EN PHASE GAZEUSE ET LE TRANSPORT DES RADICAUX SILYLE ET AMIDOGENE PARTICIPANT A LA CROISSANCE DU FILM. LES RESULTATS ONT ETE VERIFIES EXPERIMENTALEMENT A L'AIDE DE PLUSIEURS DIAGNOSTICS. D'UNE PART, NOUS AVONS MESURE LA LUMINESCENCE DES EXCIMERES HG-NH#3 PAR SPECTROSCOPIE D'EMISSION ET LE TAUX DE CONSOMMATION DU SILANCE PAR SPECTROMETRIE DE MASSE, CE QUI NOUS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE QUE LE VECTEUR DE DISSOCIATION DU SILANE EST L'ETAT #3P#0 DU MERCURE. D'AUTRE PART, NOUS AVONS DETERMINE LA DENSITE DU RADICAL AMIDOGENE EN UN POINT DU REACTEUR PAR FLUORESCENCE INDUITE PAR LASER. DE PLUS LES COUCHES DE NITRURE DE SILICIUM ONT ETE ANALYSEES PAR ELLIPSOMETRIE SPECTROSCOPIQUE POUR DETERMINER LE SPECTRE OPTIQUE DE LA CONSTA
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LES COUCHES MINCES DE NITRURE DE SILICIUM AMORPHE HYDROGENE SONT OBTENUES PAR PHOTOSENSIBILISATION ASSISTEE PAR LE MERCURE A 254 NANOMETRE DES GAZ SILANE ET AMMONIAC. LE PRINCIPE DE DECOMPOSITION CONSISTE A EXCITER DES ATOMES DE MERCURE DANS L'ETAT #3P#1 A L'AIDE DE LA RAIE 254 NANOMETRE EMISE PAR UNE LAMPE A VAPEUR DE MERCURE BASSE PRESSION. CES ATOMES EXCITES PEUVENT TRANSFERER LEUR ENERGIE ELECTRONIQUE PAR COLLISION ET DISSOCIER LES MOLECULES DE SILANE ET D'AMMONIAC. LE SCHEMA REACTIONNEL DE LA PHASE GAZEUSE MONTRE QU'INTERVIENNENT NON SEULEMENT L'ETAT #3P#1 MAIS AUSSI L'ETAT #3P#0 PEUPLE PAR COLLISION DES ETATS #3P#1 AVEC L'AMMONIAC. DANS UNE ETUDE PRELIMINAIRE NOUS AVONS DETERMINE LES SECTIONS EFFICACES DE COLLISION DES MOLECULES D'AMMONIAC ET DE SILANE AVEC LES ETATS EXCITES #3P#1 ET #3P#0 DU MERCURE. L'EVOLUTION DE LA VITESSE DE DEPOT ET DE LA COMPOSITION DES COUCHES EN FONCTION DU RAPPORT DES PRESSIONS PARTIELLES DE SILANE ET D'AMMONIAC MONTRE QUE LA PROBABILITE DE DECOMPOSITION DU SILANCE AUGMENTE CONSIDERABLEMENT AVEC LA DILUTION DU SILANE. NOUS AVONS DEVELOPPE UN MODELE CINETIQUE DE LA PHASE GAZEUSE PRENANT EN COMPTE LE TRANSFERT RADIATIF, LES REACTIONS EN PHASE GAZEUSE ET LE TRANSPORT DES RADICAUX SILYLE ET AMIDOGENE PARTICIPANT A LA CROISSANCE DU FILM. LES RESULTATS ONT ETE VERIFIES EXPERIMENTALEMENT A L'AIDE DE PLUSIEURS DIAGNOSTICS. D'UNE PART, NOUS AVONS MESURE LA LUMINESCENCE DES EXCIMERES HG-NH#3 PAR SPECTROSCOPIE D'EMISSION ET LE TAUX DE CONSOMMATION DU SILANCE PAR SPECTROMETRIE DE MASSE, CE QUI NOUS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE QUE LE VECTEUR DE DISSOCIATION DU SILANE EST L'ETAT #3P#0 DU MERCURE. D'AUTRE PART, NOUS AVONS DETERMINE LA DENSITE DU RADICAL AMIDOGENE EN UN POINT DU REACTEUR PAR FLUORESCENCE INDUITE PAR LASER. DE PLUS LES COUCHES DE NITRURE DE SILICIUM ONT ETE ANALYSEES PAR ELLIPSOMETRIE SPECTROSCOPIQUE POUR DETERMINER LE SPECTRE OPTIQUE DE LA CONSTA
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CE TRAVAIL CONSISTE EN L'ANALYSE ET LA MODELISATION DU DEPOT PAR LPCVD (LOW PRESSURE CHEMICAL VAPOR DEPOSITION) DE NITRURE DE SILICIUM, COURAMMENT UTILISE DANS L'INDUSTRIE MICROELECTRONIQUE COMME COUCHE DE PASSIVATION. LE DEPOT EST REALISE PAR PYROLYSE D'UN MELANGE SILANE-AMMONIAC DANS UN REACTEUR DE TYPE TUBULAIRE HORIZONTAL A PAROIS CHAUDES FONCTIONNANT A BASSE PRESSION. EN RAISON DU NOMBRE LIMITE DE DONNEES DE LA LITTERATURE, LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL CONSISTE EN UNE ETUDE EXPERIMENTALE, AFIN DE DEGAGER LES CARACTERISTIQUES DU DEPOT. NOUS MONTRONS QUE LE MECANISME CHIMIQUE EN PHASE GAZEUSE JOUE UN ROLE IMPORTANT, NOTAMMENT DANS LA FORMATION DE SUREPAISSEURS A LA PERIPHERIE DES PLAQUETTES. UNE ANALYSE APPROFONDIE DU SYSTEME CHIMIQUE EN PHASE GAZEUSE ET DU ROLE DES DIFFERENTES ESPECES SUSCEPTIBLES DE CONTRIBUER AU DEPOT NOUS AMENE A PROPOSER UN MECANISME CHIMIQUE SIMPLIFIE, MAIS SUFFISAMMENT REPRESENTATIF POUR RENDRE COMPTE DES OBSERVATIONS EXPERIMENTALES. LES CONSTANTES CINETIQUES EN PHASE GAZEUSE ONT ETE EVALUEES A PARTIR D'UN MODELE QRRK. NOUS PRESENTONS ENSUITE L'EXTENSION AU CAS DU DEPOT DE NITRURE DE SILICIUM DU LOGICIEL CVD2, PRECEDEMMENT DEVELOPPE DANS NOTRE LABORATOIRE (MODELE BIDIMENSIONNEL D'ETUDE LOCALE QUI INTEGRE LES EQUATIONS DE NAVIER STOKES, DE TRANSFERT DE MATIERE COUPLEES AUX LOIS CINETIQUES DES REACTIONS CHIMIQUES MISES EN JEU). LA DETERMINATION DES CONSTANTES CINETIQUES EN PHASE HETEROGENE A ETE EFFECTUEE PAR IDENTIFICATION AVEC NOS RESULTATS EXPERIMENTAUX (I. E., EPAISSEUR DU DEPOT ET RAPPORT MOLAIRE SI/N). L'ETUDE COMBINEE SIMULATION-EXPERIENCE A PERMIS DE VALIDER LES CHOIX EFFECTUES AU NIVEAU DES MECANISMES CHIMIQUES PROPOSES ET D'APPORTER UNE CONTRIBUTION A L'EXPLICATION DES PHENOMENES MIS EN JEU LORS DU DEPOT
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L'ETUDE CONCERNE LES PROCEDES LPCVD A BASSE TEMPERATURE ET/OU FAIBLE BILAN THERMIQUE UTILISANT LES MELANGES GAZEUX DISILANE-AMMONIAC OU SILANE/AMMONIAC. LE PROCEDE BASSE TEMPERATURE A ETE ANALYSE DANS LE DOMAINE DE TEMPERATURE 555-645C, EN UTILISANT LE MELANGE DISILANE-AMMONIAC. L'ETUDE EXPERIMENTALE ET THEORIQUE DE LA CINETIQUE DE DEPOT A PERMIS D'EXPLIQUER LES RESULTATS OBTENUS SELON UN MECANISME REACTIONNEL DU LANGMUIR-HINSHELWOOD. LES RESULTATS OBTENUS METTENT EGALEMENT EN EVIDENCE UNE CORRELATION ENTRE CONDITIONS DE DEPOT ET CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES DES FILMS DEPOSES: INDICE DE REFRACTION, RAPPORT ATOMIQUE SI/N, MASSE VOLUMIQUE. LE PROCEDE DE DEPOT PAR TRAITEMENT THERMIQUE RAPIDE (RTCVD) A ETE ETUDIE POUR LE MELANGE SILANE-AMMONIAC. UNE ETUDE PREALABLE DU COMPORTEMENT THERMIQUE DU REACTEUR RTP JETLIGHT 200 A ETE MENEE. ELLE A D'ABORD PERMIS DE DETERMINER LE PROFIL DE TEMPERATURE D'UNE PLAQUETTE DE SILICIUM, QUI SE COMPARE FAVORABLEMENT A CELUI MESURE EXPERIMENTALEMENT, ET D'ANALYSER LES POSSIBILITES DE REDUCTION DU GRADIENT THERMIQUE PRESENT SUR SA SURFACE. LES VITESSES DE DEPOT, ENTRE 750 ET 850C, DES FILMS DE NITRURE DE SILICIUM AINSI QUE LEURS INDICES DE REFRACTION ONT ETE EVALUES. L'ANALYSE DE CES RESULTATS INDIQUE UNE FAIBLE DECOMPOSITION DES REACTIFS EN PHASE HOMOGENE, CE QUI SIGNIFIE QUE DES FILMS UNIFORMES PEUVENT ETRE OBTENUS EN OPERANT EN REGIME DE REACTION DE SURFACE ET EN DIMINUANT LES GRADIENTS THERMIQUES PRESENTS DANS LE SUBSTRAT
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LES DEPOTS DE FILMS DE SILICIUM POLYCRISTALLIN ET D'ISOLANTS, TELS QUE LE NITRURE DE SILICIUM, A PARTIR DE PHASE VAPEUR ET A BASSE PRESSION, SONT DES ETAPES CLES POUR L'AMELIORATION ET L'INNOVATION DANS LA FABRICATION DES CIRCUITS INTEGRES ET MICROSTRUCTURES AU SILICIUM. A CETTE FIN, DES RECHERCHES SONT MENEES EN VUE D'OPTIMISER LA QUALITE DES OPERATIONS DE DEPOT (AMELIORATION DE L'HOMOGENEITE ET DE LA REPRODUCTIBILITE DES FILMS) ET D'ETABLIR DES PROCEDES A TRES BASSES TEMPERATURES (A 600C ET AU-DESSOUS). LA FAISABILITE DES DEPOTS DE FILMS DE NITRURE DE SILICIUM A ETE ETUDIEE A PARTIR DE TROIS PRECURSEURS DE SILICIUM-DICHLOROSILANE, SILANE ET DISILANE MELANGES A DE L'AMMONIAQUE . POUR LE DICHLOROSILANE, L'ETUDE A FAIT RESSORTIR QU'A 600C, C'EST L'APPORT DE SILICIUM (PAR PYROLYSE DU DICHLOROSILANE) QUI LIMITE LA CROISSANCE DU DEPOT. UNE VITESSE DE DEPOT OPTIMALE DE 8-9 A/MIN A ETE OBTENUE POUR DES FILMS QUASI STCHIOMETRIQUES. LES ETUDES DE QUALITE ELECTRIQUE ONT DONNE DES CHAMPS DE CLAQUAGE DE L'ORDRE DE 8-10 MV/CM. LES ETUDES DE DEPOTS, DANS LA GAMME 555-600C, A PARTIR DE MELANGE SILANE-AMMONIAQUE N'ONT MONTRE AUCUN AVANTAGE EN CINETIQUE ET HOMOGENEITE PAR RAPPORT A LA FILIERE DICHLOROSILANE-AMMONIAQUE. LA TROISIEME FILIERE ETUDIEE RELEVE D'UNE APPROCHE PLUS SPECIFIQUE. ELLE DECOULE DES RESULTATS ACQUIS SUR LES DEPOTS DE SILICIUM A PARTIR DE DISILANE, GAZ AUJOURD'HUI PRODUIT AVEC UNE QUANTITE ET UNE QUALITE COMPATIBLES AVEC UN PROCEDE INDUSTRIEL. LES CONDITIONS OPERATOIRES (DEBITS ET RAPPORTS GAZEUX, PRESSION), CONDUISANT A UNE CINETIQUE ET UNE QUALITE DE DEPOT EXPLOITABLES INDUSTRIELLEMENT, ONT ETE DEGAGEES. IL A ETE EGALEMENT MONTRE QUE DES VITESSES DE DEPOT CONSEQUENTES (SUPERIEURES A 20 A/MIN) NE SONT ATTEINTES QUE POUR DES FILMS RICHES EN SILICIUM. ENFIN, DES ETUDES DE QUALITE ELECTRIQUE MONTRENT QUE LES CHAMPS DE CLAQUAGE OBTENUS ATTEIGNENT 6-8 MV/CM
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CE TRAVAIL CONCERNE LES DEPOTS DE NITRURE DE SILICIUM AMORPHE HYDROGENE ASSISTES PAR PLASMA RADIOFREQUENCE, A PARTIR D'UN MELANGE GAZEUX SILANE ET AMMONIAC. L'INFLUENCE DES CONDITIONS OPERATOIRES, TELLES QUE LE RAPPORT DES DEBITS GAZEUX ET LA PUISSANCE, SUR LES PROPRIETES DU MATERIAU, A ETE ANALYSEE. LES CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES DU MATERIAU ONT ETE TOUT D'ABORD ETUDIEES PAR SPECTROSCOPIE INFRAROUGE. LES SPECTRES INFRAROUGES OBTENUS PAR TRANSMISSION DIRECTE ET PAR REFLEXION, POUR DES ANGLES D'INCIDENCE DIFFERENTS ET POUR UNE LUMIERE POLARISEE PARALLELEMENT ET PERPENDICULAIREMENT, SUGGERENT UNE INTERACTION ANISOTROPIQUE FAISCEAU-ECHANTILLON, DUE PROBABLEMENT A DES MODES DE VIBRATION SUR UNE PETITE ECHELLE DE PHONONS: UN MODE PARALLELE LO (1040-1070 CM#-#1), UN MODE PARALLELE ET PERPENDICULAIRE TO (840 CM#-#1). LA SPECTROSCOPIE DE PHOTOELECTRONS PAR RAYONS X ET LES ANALYSES OPTIQUES ONT DONNE DES INFORMATIONS SUR LA COMPOSITION ATOMIQUE ET L'ENVIRONNEMENT CHIMIQUE DANS LE MATERIAU. SOUS UN POURCENTAGE DE SILANE FAIBLE ET/OU SOUS FORTE PUISSANCE, IL APPARAIT QUE L'ON TROUVE PRINCIPALEMENT DES LIAISONS N(SI#3) ET EN MOINDRE QUANTITE DES LIAISONS N-H (H#XN-SI#3#-#X) DANS LES FILMS RICHES EN AZOTE. PAR CONTRE, DANS LES FILMS RICHES EN SILICIUM, ON TROUVE DES TETRAEDRES SI(N#4), DES LIAISONS SI-H ET SI-SI, CES DERNIERES PARAISSANT LIEES AU GAP OPTIQUE. LES PROPRIETES ELECTRIQUES DES FILMS ONT ETE ENSUITE DETERMINEES ET RELIEES AUX CARACTERISTIQUES PRECEDENTES. L'ETUDE DES DENSITES DE CHARGES PIEGEES DANS LE VOLUME DU MATERIAU, DES ETATS D'INTERFACE ET DES PERTES DIELECTRIQUES, A MONTRE QU'IL ETAIT POSSIBLE SOUS CERTAINES CONDITIONS DE SYNTHETISER UN DIELECTRIQUE POSSEDANT TRES PEU DE DEFAUTS. UN MODELE RELATIF AU PIEGEAGE DES CHARGES ET PRENANT EN COMPTE LES DIFFERENTS RESULTATS EXPERIMENTAUX ET BIBLIOGRAPHIQUES, A ETE DISCUTE. LE PROBLEME DE L'ORIGINE DES CHARGES A EGALEMENT ETE SOULEVE
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LA PREMIERE PARTIE EST RELATIVE A L'ELABORATION DE COUCHES MINCES DE NITRURE DE SILICIUM PAR LA TECHNIQUE CVD ASSISTEE PAR PLASMA DE DECHARGE EN COURANT CONTINU D'UN MELANGE GAZEUX REACTIF AR-SIH::(4)-N::(2). L'EVOLUTION DU SYSTEME LORSQUE LA CONCENTRATION EN AZOTE CONTINUE DANS LE MELANGE GAZEUX AUGMENTE EST ETUDIEE. LA DEUXIEME PARTIE, COMPLEMENTAIRE, PRESENTE UNE APPROCHE POUR LA COMPREHENSION DE LA REACTIVITE DU SILANE EN POST-DECHARGE D'AZOTE. CETTE PARTIE COMPORTE, OUTRE LA PRESENTATION D'UN AUTRE TYPE DE REACTEUR DE DEPOT DE NITRURE DE SILICIUM, LES PROPOSITIONS DE PROCESSUS REACTIONNELS QUI SONT SUSCEPTIBLES D'APPARAITRE EN PLASME DE DECHARGE AR-SIH::(4)-N::(2)
Author: Bruno Allain (dramaturge)
Author: Bruno Allain (dramaturge)
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Author: Redhouane Henda
Author: Kouakou Léonce Kouassi
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Author: Jean-Louis Jauberteau