Elaboration et caractérisation de couches diélectriques pour l'optique

par Anne-Ségolène Callard

Thèse de doctorat en sciences. Physique des matériaux et des surfaces

Sous la direction de Jacques Joseph.

Soutenue en 1996

à l'Ecully, Ecole centrale de Lyon , en partenariat avec Laboratoire de physique chimie des interfaces (Ecully, Rhône) (laboratoire) .

mots clés

• Couches minces
• Couches diélectriques
• Ellipsométrie
• Silicium

Résumé

Ce travail porte sur la fabrication et la caractérisation des couches minces diélectriques pour l'optique. Les matériaux utilisés sont la silice, le nitrure de silicium et les oxynitrures de silicium. Les couches sont élaborées par dépôt chimique en phase vapeur active par plasma micro-onde (pecvd-ecr). Les dépôts sont contrôlés pendant leur croissance par ellipsométrie. Trois points ont été principalement développés: le premier d'entre eux est consacré à la fabrication de miroirs de bragg constitués de couches alternées de silice et de nitrure de silicium. Une méthode originale et simple de contrôle des épaisseurs de films par ellipsométrie in situ est présentée. Les mesures de réflectométrie sur les miroirs montrent que la méthode de contrôle in situ permet d'obtenir une grande précision sur les épaisseurs et les indices des différentes couches. Le deuxième est consacré à l'étude de la fabrication de films d'oxynitrure dont l'indice optique varie continûment avec l'épaisseur. Après l'examen de la variation de l'indice des couches en fonction des paramètres de dépôt, la méthode d'élaboration est présentée. Des films présentant des profils d'indice linéaire et parabolique ont été déposés sur du silicium et sur du verre. Le dernier point porte sur la caractérisation des films à gradient d'indice. On montre que la mesure d'un seul spectre ellipsométrique sur la couche permet d'obtenir la forme du profil. Une analyse en profondeur par gravure chimique permet de valider ces résultats

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