Etude par ellipsometrie spectroscopique et photoemission x de la morphologie de couches minces dielectriques obtenues par evaporation assistee par faisceau d'ions

Spectroscopic ellipsometry and x-ray photoemission spectroscopy study of the morphology of ion beam assisted dielectric thin films

• Auteur / Autrice : DAVID SOUCHE
• Direction : Josette Rivory
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

L'evaporation thermique donne des couches minces poreuses, absorbant une importante quantite d'eau a leur sortie de l'evaporateur. Nous avons utilise l'assistance ionique a l'oxygene pour compacter des couches de tio#2 et sio#2 : pour une assistance suffisante, nous avons obtenu des couches de compacite elevee, n'absorbant pas d'eau a la mise a l'air. Le degre d'assistance est exprime par l'energie moyenne apportee par les ions a chaque molecule deposee, e#d. Nous distinguons deux domaines d'assistance ionique, separes par une energie deposee critique e#d#t#h. Sous e#d#t#h, nous avons observe une augmentation rapide de l'indice sous vide avec e#d. A la mise a l'air, l'association des ellipsometries visible et infrarouge au sein d'un modele de morphologie a montre pour sio#2 l'effondrement des pores capillaires de la croissance colonnaire et l'apparition d'une population de pores fermes. Nous avons suppose que ce domaine est domine par un mecanisme de diffusion de surface exacerbee. L'energie deposee critique e#d#t#h est definie par la rupture de pente de n(e#d). Au-dessus de e#d#t#h, le gain d'indice avec e#d est plus faible, tandis que la contrainte des couches de tio#2 devient compressive ; les couches minces obtenues contiennent toujours une porosite residuelle fermee. Enfin, une trop forte assistance provoque des defauts electroniques visibles en xps. Nous associons ces comportements a une densification par implantation d'atomes interstitiels. Un apport d'energie modere (e#d100-200ev) permet de relaxer la matrice de sio#2 et de diminuer la cristallinite des couches de tio#2 (t#s#u#b = 150c). Par contre, pour les fortes valeurs de e#d, la cristallinite de tio#2 reaugmente, et devient tres importante a t#s#u#b = 250c. Pour les deux materiaux etudies, nous avons pu correler nos resultats d'xps aux modifications structurales liees a l'assistance ionique (cristallisation, desordre).