Gravure par faisceau d'ions de films minces de titano-zirconate de plomb (PZT) : étude des dégradations engendrées et contribution à l'intégration aux microsystèmes

par Caroline Soyer

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Denis Remiens.

Soutenue en 2003

à Valenciennes .

mots clés

• Gravure sèche
• Films minces
• Pzt
• Microsystèmes
• Dry etching
• Thin films
• Microsystems
• Couches minces
• Microtechniques
• Titanozirconate de plomb

Résumé

Ces travaux, relatifs à la gravure par faisceau d'ions de films minces de PZT, présentent un ensemble de résultats pouvant être scindés en deux parties. Tout d'abord, nous avons mené une étude originale dont le but est de tenter d'appréhender les mécanismes d'interactions entre un faisceau d'ions (réactifs ou non) et la surface du PZT. Nous avons pu mettre en évidence diverses dégradations du matériau, aussi bien microstructurales qu'électriques, dégradations qui évoluent en fonction des paramètres de gravure, et en particulier du gaz utilisé (argon pur ou mélange Ar/CHF3). Notre objectif a alors été de distinguer l'implication de chaque contribution (bombardement ionique et réaction chimique) dans les modifications observées. En parallèle, dans un souci d'intégration du PZT aux microsystèmes, un travail d'optimisation des vitesses de gravures, du choix du masque et de la qualité des profils de gravure a été réalisé. Quelques exemples de réalisation de dispositifs intégrant une étape de gravure du PZT sont présentés.

Titre traduit

Ion beam etching of lead titanate-zirconate (PZT) thin films : study of damages induced and contribution to the integration in microsystems

Résumé

First of all, we have carried out an original study of which the aim is to try to understand the mechanisms of interactions between an ion beam (reactive or not) and the PZT surface. We have underlined various degradations of material, as well microstructural as electrical. These damages evolve according to the etching parameters and in particular the etching gas ( pure argon or Ar/CHF3 mixture). Then, the goal was to distinguish the implication from each contribution (ion bombardment and chemical reaction) in the modifications observed. Simultaneously, in concern for the PZT integration in microsystems, a work of optimization of etch rates, mask choice and quality of etching profiles has been performed. Some examples of realization of devices integrating a stage of PZT etching are presented.