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

par Bruno Allain

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jérôme Perrin.

Soutenue en 1990

à l'EP .

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  • Résumé

    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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