Développement des contraintes lors de la réaction entre un film mince de métal et un substrat de Si : application aux systèmes Pd/Si(001) et Pd/Si(111)

par Makram Megdiche

Thèse de doctorat en Physique et science de la matière

Sous la direction de Olivier Thomas et de Abdelwaheb Cheikhrouhou.

Soutenue en 2006

à Aix-Marseille 3 en cotutelle avec l'Université de Sfax. Faculté des sciences .

  • Titre traduit

    In-situ study of stress evolution during solid state reaction of a metal film with Si : application to the systems Pd/Si(001) and Pd/Si(111)


  • Résumé

    Dans ce travail de thèse nous nous sommes attaché à analyser en détail les contraintes générées lors de la formation de Pd2Si par réaction entre un film de Pd et un substrat monocristallin de Si orienté (001) ou (111). Les mesures de courbure et diffraction des rayons X in-situ montrent que la contrainte dans PdzSi est compressive pour les deux orientations Si(001) et Si(lll), alors que la contrainte d'épitaxie dans le cas de Pd3Si/Si(111) laisse prévoir une contrainte de tension (misfit +1,8%). La comparaison de ces deux orientations s'avère intéressante puisque la microstructure de la couche finale Pd2Si varie beaucoup avec l'orientation du substrat. La croissance de PdzSi n'est pas épitaxiée sur Si(OO1) (texture de fibre avec une mosaïcité de l'ordre 17°) et épitaxiée sur Si(111) mosaïcité de l'ordre de 1,8°). Ces microstructures très contrastées se reflètent dans l'évolution des contraintes. En particulier on constate une différence très marquée de cinétique de relaxation des contraintes ; pas ou peu de relaxation sur Si(111), relaxation importante sur Si (001). Des mesures complémentaires de DRXqui ont été réalisées à l'ESRF sur des substrats de Si(001) montrent un élargissement des raies asymétrique 22. 1 du Pd2Si. Ces résultats confirment la présence d'un fort gradient de contrainte dans le siliciure. L'ensemble des résultats expérimentaux ont été comparés qualitativement avec le modèle de Zhang-d'Heurle.


  • Résumé

    In this work we have analyzed in detail the stresses generated during the solid-state reaction between a palladium thin film and a Si(OOl) or Si(111) substrate. In-situ curvature and X-ray diffraction measurements show that the stress in Pd2Si is compressive in both cases (001) and (111) at variance with the sign of epitaxial misfit (+1,8 %) in Pd2Si/Si(111). The comparison between these two orientations show'very different microstroctures for the final PdzSi layer. The PdzSi grown on Si(OOl) is not epitaxial (fiber texture with a mosaic spread of the order of 17°) and is epitaxial on Si(111) (mosaic spread 1,8°). These very contrasted microstructures are reflected in the evolution of stresses. In particular we observe a marked difference between the stress relaxation kinetics: almost no stress relaxation on Si (111), important relaxation on Si (001). Additional measurements performed at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) on Si (001) show an asymmetrical broadening of the PdiSi 22. 1 line. These results confirm the presence of a strong stress gradient in the silicide layer. All these experimental results were compared qualitatively with Zhang-d'Heurle model.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (118 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille (Marseille. Saint-Jérôme). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 200062236
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.