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Thèse soutenue

Epitaxie à basse température de couches silicium et Si(1-x)Gex : étude par microscopie à force atomique

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Auteur / Autrice : Frederic Chollet
Direction : Michel Labeau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

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Les couches epitaxiees a basse temperature (<650c) offrent des perspectives interessantes en vue de la fabrication de dispositifs microelectroniques sophistiques, integrant des structures fragiles comme des profils de dopants tres minces ou des films heteroepitaxies metastables. Ces couches doivent etre structuralement parfaites afin d'atteindre les caracteristiques electriques attendues. Ce travail est motive par l'etude de la morphologie de surface de couches epitaxiales de si et si#1#-#xge#x deposees sur si(100) par cvd a basse temperature (550-800c). La caracterisation physique a principalement ete effectuee par microscopie a force atomique (afm). La preparation de surface des substrats avant epitaxie est une etape critique. C'est pourquoi la surface du si(100) a ete etudiee apres nettoyage par voie humide et apres recuit sous hydrogene vis a vis de la nano-rugosite, des terminaisons atomiques et des contaminants adsorbes. Les premiers instants de l'homoepitaxie de si ont ete etudies en detail. Deux modes de croissance (l'un lisse l'autre rugueux) dependant a la fois des parametres de substrat et de depot sont observes. Le mode lisse se caracterise par une croissance en terraces, alors que le mode rugueux correspond a une croissance par facettage. La morphologie de surface resultante a ete reliee a la couverture dynamique en hydrogene du front de croissance. D'autres mecanismes de croissance entrent en jeu dans les films si#1#-#xge#x en raison des contraintes existantes. Des films de si#1#-#xge#x contraints en compression et en tension ont ete etudies. Les films en compression presentent une croissance stranski-krastanov sans defaut permettant une relaxation partielle de la contrainte au travers d'ondulations de surface. Pour les films en tension, la topographie finale depend fortement de la diffusion de surface des ad-atomes.