Procede plasma cvd de depot de couches d'oxyde d'etain pour l'elaboration de capteurs chimique. Etude comparative des reacteurs diode et triode sur les proprietes physico-chimiques des couches

• Auteur / Autrice : FABIENNE HELLEGOUARC'H
• Direction : Farzaneh Arefi-Khonsari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Les couches minces d'oxyde d'etain presentent de par leurs proprietes electriques et physico-chimiques, un attrait particulier pour la detection de gaz toxiques. L'objectif de ce travail consiste a etudier l'effet des configurations diode et triode sur la composition du plasma et sur les proprietes physico-chimiques des films obtenus. Les differentes analyses de surface (rbs, meb, afm, irft, resistivite quatre pointes, spectroscopie auger) et du plasma (oes) permettent de correler les proprietes electriques et physico-chimiques des couches avec les modifications engendrees dans la phase homogene. L'etude d'un reacteur diode a permis d'optimiser la distance interelectrode a 4 cm dans le cas d'electrodes symetriques et a 3 cm dans celui d'electrodes asymetriques. Dans le dernier cas la conductivite augmente d'un facteur 10, suite a une elevation du potentiel plasma qui definit l'energie des ions positifs bombardant la surface. Pour un reacteur triode (l'electrode porte-echantillon est reliee a un second generateur rf), une configuration asymetrique des electrodes et une distance interelectrode de 3 cm sont conservees. Le potentiel d'autopolarisation permet ainsi une amelioration considerable de la conductivite electrique de 3 ordres de grandeurs (10 2 1. Cm 1) pour 10 minutes de traitements (epaisseur de 300 nm). Les couches deposees selon les deux configurations se caracterisent par une structure amorphe, tres homogene, lisse dont la microstructure fait apparaitre des grains de faibles dimensions (15 a 20 nm de diametre) regroupes en amas de tailles superieures. Ces couches presentent une interface abrupte et une structure de type sno 2 x plutot que sno avec accroissement des lacunes d'oxygene lors de la polarisation de l'electrode porte-echantillon. Ces couches sont ensuite deposees a basses temperatures (< 80\c) sur des wafers a microstructures de capteurs integrees. Les sensibilites (s=ra/rs) obtenues pour l'ethanol (18-20), le propane (5-6), le sarin (2-3) et le monoxyde de carbone (1,8) pour des couches deposees sans polarisation montrent de bons resultats. L'utilisation du reacteur pacvd permet le depot de couches minces d'oxyde d'etain a proprietes controlees a basses temperatures (25-100\c), reproductibles et compatibles avec les cahiers des charges des capteurs pour la detection gazeuse.