Etude de procédés intégrés pour la passivation de matériaux semiconducteurs III-V combinant des traitements de surface par plasma et des dépôts photochimiques PDF Download
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LE DEVELOPPEMENT DE L'UTILISATION DES SEMICONDUCTEURS III-V EN MICRO-OPTOELECTRONIQUE ET LA REDUCTION DE LA TAILLE DES MOTIFS UTILISES ONT NECESSITE LE DEVELOPPEMENT DE NOUVELLES TECHNIQUES DE DEPOT DE DIELECTRIQUES ET DE TRAITEMENTS DE PASSIVATION DE SURFACE SPECIFIQUES A CES MATERIAUX. CES NOUVELLES TECHNIQUES DE DEPOT COMBINANT LE DEPOT PAR REACTION CHIMIQUE A PARTIR D'UNE PHASE VAPEUR (CVD) ET DES SOURCES DE LUMIERE INCOHERENTES EMETTANT DANS L'INFRAROUGE (RTCVD) ET L'ULTRAVIOLET (UVCVD) ONT ETE VALIDEES SUR UN EQUIPEMENT PROTOTYPE INDUSTRIEL, ET SUR DES SUBSTRATS DE GRANDE DIMENSION (50 MM DE DIAMETRE). EN OUTRE, L'UTILISATION D'UNE SOURCE UV PULSEE PUISSANTE A PERMIS DE DEVELOPPER UN NOUVEAU PROCEDE DE DEPOT DE NITRURE DE SILICIUM (SI#3N#4) A BASSE TEMPERATURE AVEC DES CINETIQUES DE DEPOT IMPORTANTES. LES FILMS DE SI#3N#4 AINSI OBTENUS ONT ETE UTILISES DANS DES STRUCTURES MIS SUR INP ET PRESENTENT D'EXCELLENTES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES SANS QU'AUCUN RECUIT DE GUERISON NE SOIT NECESSAIRE. NOUS AVONS REUSSI A PASSIVER EFFICACEMENT LA SURFACE DE L'ARSENIURE DE GALLIUM PAR PLASMA MULTIPOLAIRE MICRO-ONDE DISTRIBUE FONCTIONNANT A LA RESONANCE ELECTRONIQUE CYCLOTRONIQUE (PMM-DRCE) D'HYDROGENE. L'EFFET DE PASSIVATION DE LA SURFACE A ETE MIS EN EVIDENCE PAR DES MESURES DE PHOTOLUMINESCENCE. NOUS AVONS AUSSI OBSERVE QUE L'EXPOSITION DE LA SURFACE AU PLASMA D'HYDROGENE CAUSAIT UNE NEUTRALISATION PARTIELLE DES PORTEURS ELECTRIQUES DANS LE VOLUME. DES TRAITEMENTS THERMIQUES RAPIDES A HAUTE TEMPERATURE (RTA) PERMETTENT ENSUITE DE RESTAURER COMPLETEMENT L'ACTIVITE ELECTRIQUE DU MATERIAU. NOUS PROPOSONS UN PROCEDE INTEGRE DE PASSIVATION DE LA SURFACE DE GAAS COMBINANT UN TRAITEMENT PAR PLASMA D'HYDROGENE, UN RECUIT RAPIDE ET LE DEPOT D'UN DIELECTRIQUE PAR UVCVD ET DEMONTRONS SON EFFICACITE SUR DES COMPOSANTS A BASE DE GAAS TELS QUE DES CAPACITES MIS ET DES TRANSISTORS BIPOLAIRES A HETEROJONCTION (TBH) GAAS/GAALAS
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LE DEVELOPPEMENT DE L'UTILISATION DES SEMICONDUCTEURS III-V EN MICRO-OPTOELECTRONIQUE ET LA REDUCTION DE LA TAILLE DES MOTIFS UTILISES ONT NECESSITE LE DEVELOPPEMENT DE NOUVELLES TECHNIQUES DE DEPOT DE DIELECTRIQUES ET DE TRAITEMENTS DE PASSIVATION DE SURFACE SPECIFIQUES A CES MATERIAUX. CES NOUVELLES TECHNIQUES DE DEPOT COMBINANT LE DEPOT PAR REACTION CHIMIQUE A PARTIR D'UNE PHASE VAPEUR (CVD) ET DES SOURCES DE LUMIERE INCOHERENTES EMETTANT DANS L'INFRAROUGE (RTCVD) ET L'ULTRAVIOLET (UVCVD) ONT ETE VALIDEES SUR UN EQUIPEMENT PROTOTYPE INDUSTRIEL, ET SUR DES SUBSTRATS DE GRANDE DIMENSION (50 MM DE DIAMETRE). EN OUTRE, L'UTILISATION D'UNE SOURCE UV PULSEE PUISSANTE A PERMIS DE DEVELOPPER UN NOUVEAU PROCEDE DE DEPOT DE NITRURE DE SILICIUM (SI#3N#4) A BASSE TEMPERATURE AVEC DES CINETIQUES DE DEPOT IMPORTANTES. LES FILMS DE SI#3N#4 AINSI OBTENUS ONT ETE UTILISES DANS DES STRUCTURES MIS SUR INP ET PRESENTENT D'EXCELLENTES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES SANS QU'AUCUN RECUIT DE GUERISON NE SOIT NECESSAIRE. NOUS AVONS REUSSI A PASSIVER EFFICACEMENT LA SURFACE DE L'ARSENIURE DE GALLIUM PAR PLASMA MULTIPOLAIRE MICRO-ONDE DISTRIBUE FONCTIONNANT A LA RESONANCE ELECTRONIQUE CYCLOTRONIQUE (PMM-DRCE) D'HYDROGENE. L'EFFET DE PASSIVATION DE LA SURFACE A ETE MIS EN EVIDENCE PAR DES MESURES DE PHOTOLUMINESCENCE. NOUS AVONS AUSSI OBSERVE QUE L'EXPOSITION DE LA SURFACE AU PLASMA D'HYDROGENE CAUSAIT UNE NEUTRALISATION PARTIELLE DES PORTEURS ELECTRIQUES DANS LE VOLUME. DES TRAITEMENTS THERMIQUES RAPIDES A HAUTE TEMPERATURE (RTA) PERMETTENT ENSUITE DE RESTAURER COMPLETEMENT L'ACTIVITE ELECTRIQUE DU MATERIAU. NOUS PROPOSONS UN PROCEDE INTEGRE DE PASSIVATION DE LA SURFACE DE GAAS COMBINANT UN TRAITEMENT PAR PLASMA D'HYDROGENE, UN RECUIT RAPIDE ET LE DEPOT D'UN DIELECTRIQUE PAR UVCVD ET DEMONTRONS SON EFFICACITE SUR DES COMPOSANTS A BASE DE GAAS TELS QUE DES CAPACITES MIS ET DES TRANSISTORS BIPOLAIRES A HETEROJONCTION (TBH) GAAS/GAALAS
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CE TRAVAIL DE THESE A CONSISTE A DEVELOPPER UNE TECHNIQUE DE NETTOYAGE DE SURFACE ET DE PROTECTION PAR ENCAPSULATION DES MATERIAUX SEMI-CONDUCTEURS APPARTENANT A LA FAMILLE DE INP COMME LE GAINAS ET L'ALINAS, DESTINEE A LA PASSIVATION DE COMPOSANTS MICRO-OPTOELECTRONIQUES SUR INP. LA TECHNIQUE DE PASSIVATION EMPLOYEE COMBINE UN NETTOYAGE PAR PLASMA HAUTE DENSITE A BASE D'HYDROGENE DANS LE BUT DE REDUIRE LES OXYDES NATIFS ET LES CONTAMINATIONS DE SURFACE, SUIVI D'UN DEPOT PHOTOCHIMIQUE PAR UN NITRURE DE SILICIUM POUR L'ENCAPSULATION DE LA SURFACE TRAITEE AFIN DE STABILISER SES PROPRIETES CHIMIQUES ET ELECTRIQUES. LA TECHNIQUE PLASMA MISE EN OEUVRE EST CELLE APPELEE PLASMA MULTIPOLAIRE MICRO-ONDE DISTRIBUE FONCTIONNANT A LA RESONANCE CYCLOTRONIQUE ELECTRONIQUE, QUI PERMET DE CONFINER LES PARTICULES ENERGETIQUES LOIN DES SUBSTRATS ET DE LIMITER AINSI LES DEGRADATIONS DE SURFACES QU'ELLES POURRAIENT ENGENDRER. DES CARACTERISATIONS IN-SITU DES PLASMAS ONT PERMIS D'IDENTIFIER LES MECANISMES DE PRODUCTION DES ESPECES INTERVENANT DANS LES REACTIONS AVEC LES SURFACES DES SEMI-CONDUCTEURS III-V. DES CARACTERISATIONS EX-SITU DE LA SURFACE TRAITEE ONT CONDUIT A CHOISIR L'AMMONIAC COMME GAZ REDUCTEUR AU LIEU DE L'HYDROGENE. UNE OPTIMISATION DES PARAMETRES DU PLASMA D'AMMONIAC A PERMIS DE METTRE AU POINT UNE PROCEDURE DE PASSIVATION DE LA SURFACE DU GAINAS. UN DEPOT DE NITRURE DE SILICIUM INDUIT PAR UN RAYONNEMENT ULTRA-VIOLET PERMET D'ENCAPSULER LA SURFACE TRAITEE SANS INTRODUIRE DE DEFAUTS SUPPLEMENTAIRES. DES TRAITEMENTS DE PASSIVATION ONT ETE OPTIMISES, TESTES ET VALIDES SUR DES STRUCTURES SIMPLES PERMETTANT DE QUALIFIER L'INTERFACE ISOLANT-SEMI-CONDUCTEUR. AINSI OBTENUES, CES TRAITEMENTS INTRODUIS EN FIN DE FABRICATION D'UN COMPOSANT ONT DEMONTRE LEUR EFFICACITE SUR LES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP A HETEROJONCTION A BASE D'INP : LE HFET ET LE HEMT, EN STABILISANT ET EN AMELIORANT LEUR CARACTERISTIQUES.
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Cette étude démontre la possibilité de déposer, à basse température (200-300°C) et avec une puissance micro-onde limitée (220 W), des films de nitrure de silicium de qualité électronique (résistivité de 1015 Q.cm) avec des propriétés physico-chimiques proches du nitrure de silicium stœchiométrique élaboré à haute température, et qui soit compatible avec une technologie de passivation de matériaux III-V. Des mesures par sonde de Langmuir ont permis de caractériser le plasma d'azote dans les conditions expérimentales utilisées. Une étude approfondie des propriétés électriques, structurales et physico-chimiques des films montre que les propriétés des films sont très dépendantes des paramètres de la source RCE et de la nature du substrat initial. Un procédé de passivation a été défini. Les traitements de surface combinent désoxydation chimique en voie humide et nitruration en voie sèche. Le dépôt de nitrure de silicium peut être réalisé depuis la température ambiante jusqu'à 300°C. Une étude des propriétés physico-chimiques et électriques des interfaces Si3N4/AlInAs et Si3N4/GaInAs a été réalisée. La préparation de surfaces idéales à partir de surfaces "technologiquement contaminées" et d'interfaces Si3N4/AlInAs et Si3N4/GaInAs de qualité à partir de surfaces vierges ou de surfaces technologiques, est délicate à optimiser, notamment en raison de la présence d'arsenic élémentaire, source d'états d'interfaces. Ce procédé de passivation a été appliqué avec succès sur des transistors HEMT et des photodiodes de la filière InGaAlAs/InP. Il est actuellement utilisé de façon courante au laboratoire pour passiver les composants optoélectroniques de type photodiodes.
Author: Paul Friedel Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 151
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ETUDE DE L'EVOLUTION D'UNE FACE (100) DE GAAS DURANT UNE EXPOSITION A UN PLASMA D'HYDROGENE (POUR LE NETTOYAGE) ET A UN PLASMA D'AZOTE (POUR LA PASSIVATION)
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Ce travail de thèse s’inscrit dans un domaine de recherche émergeant : la gravure par plasma pour la photonique et l’opto-électronique. La maîtrise des procédés de gravure passe par la prédiction des énergies et des flux d’espèces produites dans le plasma en fonction des paramètres de la décharge, ainsi que par la compréhension des mécanismes d’interaction plasma-surface. Ce travail aborde ces deux aspects au travers de modélisations fluides et de simulations atomistiques. Nous avons développé des simulations de dynamique moléculaire pour comprendre les mécanismes fondamentaux qui régissent la pulvérisation de deux semiconducteurs III-V (GaAs et GaN) par des ions Ar faiblement énergétiques. Cette étude numérique, confrontée à une série d’expériences, montre que la composition des matériaux bombardés est modifiée sur quelques dizaines d’angströms et que les atomes de Ga pulvérisés quittent la surface avec des énergies suffisantes pour endommager les flancs de gravure et briser les couches de passivation, notamment dans les procédés dominés par bombardement ionique. Nous avons également travaillé sur des simulations fluides (bi-dimensionnelles et globales) pour comprendre la dynamique des décharges inductives chlorées et étudier le transport des espèces au sein du plasma. Des confrontations modèle/expérience montrent que le modèle fluide 2D surestime les densités des particules chargées mais prédit de façon satisfaisante la composition neutre et ionique du plasma. Le modèle global constitue le premier pas vers une modélisation du régime basse puissance des plasmas inductifs chlorés ; il nous a permis d’étudier les instabilités qui se développent à la transition E-H.
Author: Jean-Marie Basset Publisher: Wiley-VCH ISBN: 9783527319725 Category : Science Languages : en Pages : 725
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Covering everything from the basics to recent applications, this monograph represents an advanced overview of the field. Edited by internationally acclaimed experts respected throughout the community, the book is clearly divided into sections on fundamental and applied surface organometallic chemistry. Backed by numerous examples from the recent literature, this is a key reference for all chemists.
Author: Olivier Dulac
Author: Olivier Dulac
Author: BRUNO.. LESCAUT
Author: Mickael Lapeyrade
Author: Paul Friedel
Author: Emilie Despiau-Pujo
Author: Jean-Marie Basset