Mecanismes d'oxynitruration thermique du silicium et de la silice sous monoxyde d'azote

par Laurent Gosset

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Serge Rigo.

Soutenue en 2000

à Paris 7 .

mots clés

Résumé

Les mecanismes d'oxynitruration thermique du silicium et de la silice sous monoxyde d'azote (no) ont ete etudies en combinant principalement les techniques d'analyse nucleaire de dosage et de profilage isotopique avec l'utilisation de gaz ultra-purs, naturels ( 1 4n 1 6o) ou fortement (99%) isotopiquement marques ( 1 5n 1 8o). Les differents parametres de la croissance (temperature, pression et duree) ainsi que l'influence du mode de chauffage (four a effet joule et four a traitements thermiques rapides) des echantillons ont ete etudies. De plus, des techniques complementaires d'analyse ont ete mises en uvre afin de preciser ou completer les analyses nucleaires, comme la spectroscopie par photoemission d'electrons et la resonance paramagnetique electronique. Nous avons montre que lors de l'oxynitruration directe du silicium ou de couches de silice, deux mecanismes principaux ont lieu en parallele : i) la reaction de molecules no a la surface des echantillons qui induit la creation d'un defaut qui diffuse a travers la couche et est responsable de l'echange o o en surface. Ii) la diffusion en position interstitielle d'une partie des molecules no jusqu'a l'interface ou elles reagissent. L'oxynitruration de l'interface reduirait la contrainte locale dans l'oxyde (la diminution de la quantite totale de centres pb a ete observee), modifierait la diffusion et la reaction des molecules no au cours du temps, et diminuerait l'echange en surface. Enfin d'autres mecanismes completent ce modele, comme l'echange atomique (oo et on) impute a l'oxygene a l'interface ou le mouvement d'atomes d'azote et d'oxygene vers l'interface en formation pendant la croissance. Les resultats obtenus peuvent etre interpretes par un modele de couche reactive

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