Synthèse et caractérisation de films ultraminces de diamant polycristallin pour les applications Silicon-On-Diamond

par Mathieu Lions

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Philippe Bergonzo.

Soutenue en 2011

à Paris 6 .


  • Résumé

    L'intégration d'un film de diamant dans les futures architectures micro-électroniques (Silicon-On-Diamond), en remplacement de la couche d'isolant enterré des substrats SOI, est une des voies explorées pour augmenter la dissipation de la chaleur. Cependant, l'obtention de couches ultraminces de diamant polycristallin (<150 nm) conservant d'excellentes propriétés électriques reste très difficile. Ainsi, afin d'obtenir des films homogènes sur 2 pouces de façon reproductible, un réacteur MPCVD a été modifié et le protocole de synthèse optimisé. D'autre part, pour pouvoir synthétiser des films couvrants ultraminces, une modélisation des premiers stades de croissance du film a été réalisée. De plus, il s'est révélé que l'étape de stabilisation, précédent l'étape de nucléation, influençait la densité de nanocristaux initiaux. L'optimisation de ces deux étapes a ainsi conduit à l'obtention de hautes densités de nanocristaux initiaux (>1011 cm-2). Les premières mesures de conductivité thermique de ces films n'excédèrent pas 5 W/m. K. En effet, le rôle limitant des joints de grains fut mis en évidence via une modélisation de la nanostructure du film. La modification de cette nanostructure a permis l'obtention de valeurs de conductivité thermique >20 W/m. K. En revanche, la résistivité électrique étant d'avantage liée à la qualité chimique du film, une optimisation de la synthèse a permis d'obtenir des résistivités >1015 Ωcm. Enfin, un tour d'horizon des différents réacteurs de synthèse de diamant grandes surfaces a été réalisé. Des films de diamant issus de plusieurs technologies ont été évalués et caractérisés.

  • Titre traduit

    Synthesis and characterization of ultrathin polycristalline diamond films for Silicon-On-Diamond application


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Informations

  • Détails : 1 vol. ((223] p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 203-214. 151 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : T Paris 6 2011 35
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