Croissance de couches minces de silicium amorphe et microcristallin preparees par methodes plasmas et traitement laser : etude in-situ par ellipsometrie spectroscopique

par NACER LAYADI

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de ROCA.

Soutenue en 1994

à l'EP .

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  • Résumé

    L'ellipsometrie est une technique optique dont les applications dans le domaine de la caracterisation de materiaux se sont beaucoup developpees ces dernieres annees. Cette technique est basee sur la reflexion d'une lumiere polarisee sur une surface plane. Elle permet des mesures tres sensibles meme en cours d'elaboration des materiaux. Dans ce memoire de these, l'ellipsometrie est appliquee a l'eude des materiaux heterogenes (microcristaux, porosite, rugosite de surface,). Ce travail a porte sur l'etude de la croissance et de la structure des couches de silicium amorphes et microcristallin preparees par differentes techniques: (1) depot du silicium microcristallin par recuit laser pulse d'une couche de a-si:h: la technique laser presente des avantages comme le controle de la zone et de l'epaisseur cristallisee. La cristallisation locale et la rapidite du traitement associe au controle de l'energie incidente constituent autant d'elements qui rendent les procedes laser plus attractifs. Il est admis actuellement que l'interaction laser-silicium met en jeu des processus d'absorption et de relaxation. En particulier, l'energie absorbee provoque un echauffement localise de l'echantillon irradie. (2) croissance assistee par rayonnement laser ultraviolet: c'est une nouvelle technique de depot qui consiste a combiner le depot par plasma et l'irradiation laser ultraviolet de la surface en cours de croissance. Elle a ete developpee dans le but d'ouvrir des voies a l'elabora tion de nouveaux materiaux amorphes et microcristallins. (3) depot par pecvd du silicium microcristallin: le silicium microcristallin est souvent depose par decomposition du silane fortement dilue dans l'hydrogene dans une decharge rf. Dans le but de simplifier la chimie du plasma, une autre technique de fabrication du c-si a ete envisagee. Elle consiste a alterner des sequences tres rapprochees d'une part du depot de a-si:h (10-80 a) et d'autre part d'exposition de ce film a un plasma d'hydrogene. La nature du materiau obtenu (a-si:h ou c-si) depend de l'epaisseur deposee dans chaque cycle et du temps d'exposition au plasma d'hydrogene. L'etude detaillee de l'evolution des proprietes des couches pour differents temps de depot et d'exposition au plasma d'hydrogene nous a permis de donner des interpretations nouvelles pour les processus de nucleation et de croissance du silicium microcristallin


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  • Détails : N.P. P.

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