OXYDATION DU SILICIUM PAR PLASMA D'OXYGENE : CINETIQUES DE CROISSANCE ET ANALYSES PHYSIQUES DES COUCHES - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1995

Oxidation of silicon using an oxygen plasma : growth kinetics and physical analysis of the films

OXYDATION DU SILICIUM PAR PLASMA D'OXYGENE : CINETIQUES DE CROISSANCE ET ANALYSES PHYSIQUES DES COUCHES

Résumé

This work concerns a study of silicon dioxide obtained by low température plasma assisted oxidation using a distributed électron cyclotron résonance reactor. The growth kinetics hâve been measured using plasma anodisation and constant current. They are well described by a model involving field assisted O" ion diffusion. We hâve been demonstrated the existence of an initial growth régime which can be attributed to the formation of a "conducting" oxide layer 10-15 nm thick due to U.V. photons présent in the plasma. Infrared absorption spectroscopy was used to characterise the films, a study of the principal transverse optic and the longitudinal optic modes was performed. The position of the peaks of thèse modes (taking account of possible geometrical optical effects) enables us to calculate the Si-O-Si bond angle and the film density. They are denser than thermal oxides. X-ray reflectometry measurements enable us to estimate the surface roughness of the films (air/Si02) but it is difficult to obtain other parameters accurately. Both infrared and X-ray reflectometry measurements suggest the films grow inhomogeneous in thickness. Finally, electrical C(V) measurements yield good characteristics although the oxides are clearly polluted with metals from the reactor body.
Ce travail est consacré à l'étude de l'oxyde de silicium réalisé par oxydation plasma à basse température dans un réacteur à résonance cyclotronique électronique répartie. Nous nous sommes intéressés aux cinétiques de croissance en anodisation plasma (tension appliquée au substrat supérieure au potentiel plasma) à courant constant qui décrivent bien un modèle de diffusion d'ions O" assistée champ. Mais, nous avons mis en évidence l'existence d'un premier régime, où la tension reste constante, qui correspondrait à la formation d'une couche "conductrice" d'épaisseur 10-15 nm due aux photons U.V. énergétiques du plasma d'oxygène. Nous avons caractérisé physiquement nos oxydes plasmas. La méthode d'absorption infrarouge s'est révélée très adaptée à l'étude des couches minces de silice, en tenant compte des effets géométriques, mis en évidence par calcul et expérimentalement, provoquant un déplacement fictif du pic du mode principal optique transverse (TO) avec l'épaisseur d'oxyde, tandis que la position du pic du mode optique longitudinal (LO) reste invariante. La position des pics des modes LO et TO nous permet de déterminer l'angle moyen Si-O-Si et la densité de la silice. Les oxydes plasmas montrent une position de ces deux pics très déplacée par rapport aux oxydes thermiques laissant présager des oxydes denses. La réflectométrie X s'est révélée très sensible à la rugosité de surface de l'oxyde tandis qu'il est difficile d'obtenir des valeurs précises pour les autres paramètres (rugosité d'interface Si02/Si, densité). Les résultats des mesures sur les oxydes anodiques en absorption infrarouge et en réflectométrie X montrent une inhomogénéité en épaisseur. Enfin, des mesures C(V) montrent une caractéristique convenable bien que ces oxydes soient contaminés par les métaux constituant le réacteur.
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  • HAL Id : tel-01643269 , version 1

Citer

Christine Martinet. OXYDATION DU SILICIUM PAR PLASMA D'OXYGENE : CINETIQUES DE CROISSANCE ET ANALYSES PHYSIQUES DES COUCHES . Physique [physics]. Université Joseph Fourier - Grenoble, 1995. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01643269⟩

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