Contribution à l'étude de quelques propriétés physico-chimiques et électroniques de a-SixNyHz préparé par PECVD et dilution hélium

par Brigitte Reynes

Thèse de doctorat en Micro-électronique

Sous la direction de JEAN-CLAUDE BRUYERE.

Soutenue en 1992

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    L'etude de quelques proprietes physico-chimiques et electroniques de nitrures de silicium prepares par depot chimique en phase vapeur assiste plasma (pecvd) a basse frequence (50 khz) a partir du melange gazeux compose de silane dilue dans l'helium (1%), d'ammoniac et d'azote, fait l'objet de ce memoire. Nous montrons que ces materiaux presentent des taux d'hydrogene et des compositions chimiques variables selon le rapport des debits gazeux utilise (r=n#2/n#2+nh#3). Dans certaines conditions de preparation (r=1), ces nitrures peuvent atteindre des taux d'hydrogene inferieurs a 10% pour une composition n/si tres proche de la stchiometrie (1,29). A partir de techniques de caracterisation (spectroscopie infra rouge, spectroscopies de photoemission et de retrodiffusion de rutherford, mesures de densite et d'indice de refraction), nous connaissons la composition chimique des alliages a-si#xn#yh#z. L'etude des proprietes electroniques s'est faite a partir des mesures d'absorption optique dans la gamme du visible et de l'ultraviolet (=f(h)) et de mesures de capacite en fonction d'un champ electrique applique (c(v)); cette etude met en evidence l'existence d'une zone de debits gazeux d'un interet particulier (r voisin de 0,9) puisque les materiaux elabores dans ces conditions, presentent une absorption optique (200 cm##1 a 4ev) et un desordre topologique (e#0=250 mev) minimum, une bande interdite relativement importante (5,35 ev) et une densite faible de charges positives (n#e#f#f=2,5. 10#1#2/cm#2). Enfin, quelques mesures a caractere plus technologique, ont ete realisees sur ces materiaux; il s'agit des analyses d'exodiffusion et des mesures de contraintes qui nous ont respectivement permis de connaitre la stabilite thermique et l'evolution des contraintes mecaniques dans les alliages a-si#xn#yh#z. Des mesures de densite (technique des rayons x rasants) et des mesures d'attaque chimique en milieu acide revelent pour le nitrure r=1 d'une part une tres bonne stabilite chimique (vitesse d'attaque de l'ordre de 10 a/mm) et d'autre part une densite proche de celle du nitrure cristallin (=3,5 g/cm#3). Une modelisation microstructurale basee sur la thermodynamique est proposee dans cette etude; elle permet de prevoir la statistique des liaisons liees a la microstructure des alliages a-si#xn#yh#z

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  • Détails : 249 p.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 92/GRE1/0036
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