Mesures de contrainte dans les couches minces épitaxiées de semiconducteurs par la technique de la courbure adaptée à la microscopie électronique en transmission

par Martiane Cabié

Thèse de doctorat en Physique de la matière

Sous la direction de André Rocher.

Soutenue en 2005

à Toulouse 3 .

  • Titre traduit

    Stress measurements of thin epitaxial layers by the curvature method adapted to transmission electron microscopy (TEM)


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Un des paramètres importants permettant de contrôler les propriétés physiques des composants micro et opto-électroniques est la contrainte élastique générée par la différence de paramètres de maille entre une couche épitaxiée et son substrat. Cette contrainte d'épitaxie est classiquement mise en évidence par la méthode de la courbure. La formule de Stoney établit une relation entre le rayon de courbure, la contrainte et les épaisseurs de couche et de substrat. Nous avons transposé cette méthode à la MET. Sur des échantillons observés en vue plane, le rayon de courbure et l'épaisseur de l'échantillon aminci sont mesurés localement à partir des images en champ clair et en champ sombre des contours d'extinction. La particularité de cette méthode MET, par rapport à la technique de courbure classique, réside dans le fait que les épaisseurs considérées sont sub-microniques et que le rapport d'épaisseur couche/substrat est très faible (l'échantillon étant aminci par le substrat). Ceci induit une forte relaxation qui se traduit par un effet de courbure important. D'autre part, l'épaisseur de substrat varie lentement le long de l'échantillon aminci. Il est ainsi possible d'étudier les variations de la courbure avec l'épaisseur du substrat. Ceci garantit une meilleure fiabilité pour la détermination de la contrainte. Les conditions mécaniques particulières liées à la géométrie de ces échantillons amincis ont été étudiées à l'aide de modélisations par éléments finis. Elles ont permis de déterminer des critères garantissant une détermination correcte de la contrainte. Expérimentalement nous avons montré que des lamelles rectangulaires fixées par un côté au reste de l'échantillon répondent bien à ces critères. Afin de bien maîtriser la forme et les dimensions de ces lamelles nous avons mis au point une procédure de découpe de ces lamelles par Focused Ion Beam. Typiquement, les épaisseurs de couches étudiées sont de l'ordre de l'épaisseur critique, soit environ 10 nm pour un désaccord paramétrique voisin de 1%. Ceci correspond à l'ordre de grandeur des structures à puits quantiques. Les contraintes épitaxiales mesurées sont de l'ordre de 1GPa avec une erreur expérimentale de 10 à 15%. Cette méthode a été appliquée avec succès sur des structures de GaInAs/GaAs en compression et de Si/SiGe en tension.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 168 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 165-168

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2005TOU30217
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