Etude du procede de depot de couches minces d'oxyde de silicium en plasma helicon o#2/teos

par FREDERIC NICOLAZO

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Agnès Granier.

Soutenue en 1997

à Nantes .

mots clés

Résumé

Ce memoire presente l'etude du procede d'elaboration de couches minces d'oxyde de silicium deposees a temperature ambiante en plasma de melange oxygene/tetraethoxysilane (teos), dans un reacteur radiofrequence haute densite, basse pression de type helicon. Ce reacteur fonctionne en couplage inductif pour les puissances superieures a 300 watts, avec de fortes densites electroniques et de faibles potentiels. L'etude des plasmas d'oxygene par spectrometrie de masse et sonde de langmuir a permis de determiner l'ion majoritaire et les caracteristiques electriques du plasma. Il est montre que l'actinometrie peu etre utilisee pour mesurer la densite d'atomes d'oxygene. On obtient des taux de dissociation de la molecule inferieurs a 10%. On en deduit un coefficient de recombinaison des atomes d'oxygene sur les parois en acier de l'ordre de 0,1. La connaissance de la densite du plasma et de la concentration des atomes d'oxygene en fonction de la puissance, de la pression et de la position dans le reacteur a permis de determiner les flux de particules et de definir des conditions favorables au depot. L'introduction du teos dans les plasmas d'oxygene provoque une diminution de la densite et de la temperature electronique. Les spectres d'emission optique sont soigneusement indexes. Les variations des intensites d'emissions des especes detectees sont correlees a la modification de la composition de la couche mince obtenue. Les films deposes sur silicium sont caracterises par absorption infrarouge, ellipsometrie spectroscopique et gravure chimique liquide (p-etch). Les oxydes de silicium obtenus dans les melanges o2/teos sont de bonne qualite pour des taux de teos inferieurs a 0,1, lorsque la cinetique est limitee par le flux de precurseur sur la surface. Pour les taux plus eleves, la vitesse de depot sature et les elements carbones sont observes dans les couches.

Titre traduit

Study of silicon oxide thin film deposition process in o#2-teos helicon plasmas

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