Caractérisation d'une source de plasma hélicon et application à l'implantation ionique par immersion plasma

par Vincent Kaeppelin

Thèse de doctorat en Physique et sciences de la matière. Rayonnement et plasma

Sous la direction de Jean-Marc Layet.


  • Résumé

    Cette thèse a porté sur l'étude d'une source de plasma de type hélicon et sur l'implantation ionique par immersion plasma (IIIP). La caractérisation du réacteur s'est faite dans des plasmas d'argon à l'aide d'une sonde de Langmuir, et d'un spectromètre de masse, doté d'un secteur d'analyse en énergie. Suivant les valeurs de puissance injectée, pression de gaz et champ magnétique, trois modes de couplage distincts ont été mis en évidence : un couplage capacitif à faible puissance avec des densités comprises entre 10[9] et 10[10] cm[-3], puis avec une puissance plus élevée, un couplage inductif avec une augmentation de la densité (10[10]-10[11] cm[-3]) et enfin, à forte puissance (> 1 kW), une onde hélicon peut être excitée par l'antenne et participer à une ionisation en volume du plasma (densité entre 10[11] et 10[12] cm[-3]). Un travail sur les plasmas pulsés est également présenté dans ce mémoire. Ces valeurs de densités élevées pour des plasmas à basse pression (< 5 [mu]Bar) peuvent s'avérer particulièrement intéressantes pour des procédés de micro électronique, et en particulier pour l'IIIP. Ainsi, la société IBS, spécialisée dans l'implantation ionique, développe depuis quelques années un procédé d'IIIP et afin de l'améliorer, a souhaité adapter une source de plasma radiofréquence sur son prototype. La caractérisation du nouveau réacteur a été faite dans des plasmas d'azote et de trifluorure de bore (BF3). Nous avons ainsi montré une augmentation de la densité de un à deux ordres de grandeurs, suivant la valeur de puissance injectée, par rapport à la configuration initiale. Désormais, une large gamme de densités est accessible (10[7] à 10[10] cm[-3]). Une étude de la composition chimique des plasmas a également été réalisée. Des implantations de bore ont été effectuées à l'aide de ce procédé pour réaliser des cellules solaires. Les analyses SIMS de ces cellules ont montré la formation de jonctions ultra-fines, qui doivent permettre d'améliorer le rendement des photopiles

  • Titre traduit

    Characterization of a helicon plasma source and application to the plasma immersion ion implantation


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Informations

  • Détails : 159 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.157-159

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  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille (Marseille. St Charles). Service commun de la documentation. Bibliothèque universitaire de sciences lettres et sciences humaines.
  • Disponible pour le PEB
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