Etude par spectroscopie de photoelectrons xps de l'interaction induite par faisceau d'electrons ou d'ions neon entre de l'hexafluorure de soufre adsorbe et du silicium monocristallin a basse temp

par Jacques Royer

Thèse de doctorat en Physique - Chimie

Sous la direction de B. GROLLEAU.

Soutenue en 1994

à Nantes .

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Résumé

Ce memoire presente une etude fondamentale de l'interaction, induite par faisceau d'electrons ou d'ions neon, entre de l'hexafluorure de soufre et du silicium monocristallin a basse temperature. Il s'agit d'une contribution a la comprehension du processus de gravure plasma a basse temperature. Les donnees experimentales ont ete acquises par spectroscopie de photoelectrons xps. Le bombardement electronique d'une couche condensee d'hexafluorure de soufre (de quelques dizaines d'angstroms) sur un substrat de silicium a 100k provoque la dissociation induite des molecules sf#6 en six etapes successives. Le fluor atomique cree a chaque etape de la decomposition et le soufre atomique forme uniquement lors de la phase finale de la dissociation peuvent alors se chimisorber a la surface du silicium. A dose energetique equivalente, un faisceau d'electrons de 5 kev active plus efficacement la chimisorption du fluor et du soufre qu'un faisceau d'electrons de 100 ev. Les electrons de 5 kev ont en effet une profondeur de penetration superieure a l'epaisseur de l'adsorbat contrairement aux electrons de 100 ev. L'action simultanee de molecules gazeuses sf#6 et d'un faisceau d'ions neon de 500 ev sur un substrat de silicium engendre la creation de liaisons si-f et si-s a la surface du solide. La cinetique de cette chimisorption dissociative de sf#6 activee par les ions est favorisee par l'accroissement du taux de recouvrement du silicium par les molecules sf#6 physisorbees (augmentation de la pression du gaz et/ou diminution de la temperature du silicium). Cependant, au-dela d'un taux de recouvrement seuil (estime a quelques monocouches), le mecanisme de l'interaction est fortement ralenti, les ions n'atteignant plus l'interface entre l'adsorbat et le substrat. Le modele cinetique developpe permet d'interpreter la loi d'arrhenius inverse regissant l'influence de la temperature sur la vitesse de fluoration du silicium pour un taux de recouvrement inferieur au taux seuil

Titre traduit

An xps study of the interaction induced by electron beam or neon ion beam between adsorbed molecules of sf#6 and monocrystalline silicon at low temperature

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