Dépôt chimique en phase vapeur à l’intérieur d'une décharge électrique de courant continu : Application au nitrure de silicium

= Chemical vapor deposition in a DC discharge : Application to silicon nitride

• Auteur / Autrice : Roger Botton
• Direction : Bernard Balland
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dispositif de l'électronique intégrée
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPM - Laboratoire de Physique de la Matière

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dépôt chimique en phase vapeur activé par plasma

Composés du silicium

Nitrure de silicium

Résumé

Nous proposons un procédé original pour effectuer des dépôts de couches minces de diélectriques et de silicium polycristallin à basse température (moins de 300°C) et sous basse pression (de 1 à 2 Torr) de qualité micro-électronique. Les gaz de la réaction chimique sont utilisés pour constituer une lampe à décharge électrique fictive qui opère en courant continu dans la zone de décharge lumineuse normale. Les substrats sont positionnés parallèlement aux lignes de courant de la décharge (minimisation de la contamination et de la dégradation). Plusieurs modes d'activation peuvent ainsi intervenir simultanément. Le tube fictif réalisé est un petit four tunnel non étanche et démontable placé sous une cloche à vide. Les électrodes constituent ses extrémités. Les substrats à couvrir sont disposés sur la sole chauffée. Les réactifs sont introduits à l'anode et évacués à la cathode. L'influence. Des différents paramètres (pression, température, composition, intensité du courant, temps de dépôt, la position le long de la décharge) a été étudié quant à la cinétique de la formation et la qualité des couches Les films diélectriques obtenus ont été soumis à une analyse physico-chimique (spectrométrie infrarouge et spectroscopie Raman, analyse SIMS, ellipsométrie,. . . ). Une exploitation des caractéristiques électriques des structures MIS réalisées par métallisation des couches a permis une évaluation de la qualité électrique.

An original process is proposed to perform thin films depositions of dielectric media or polysilicon at low temperature (less than 300°C) and at low pressure (ranging from 1 to 2 torr) in order to obtain films showing good electrical qualities. The gases involved in the chemical reaction were used as the gases of a "fictive" lamp operating in the normal glow discharge domain of a DC discharge. The substrates were placed parallel to the electric field in order to minimize contanmination and damages. Several activation modes can thus operate simultaneously. The "fictive" lamp was a small tunnel oven placed under a vacuum vessel. The electrodes were placed at the two sides of the oven. The samples were placed horizontally and on the bottom of the oven. Reagents were introduced through the anode and evacuated through the cathode. The influence of several parameters acting on· the formation kinetics and on the quality of the layers (pressure, temperature, composition, current intensity, deposition duration, position along the discharge,. . . ) has been studied. Dielectric films thus manufactured have been analyzed using infrared and Raman spectroscopy. Secondary Ion Mass Spectrometry and ellipsometry. M. I. S. Structures have been realized and their electrical characteristics have been investigated.