Élaboration de couches minces métalliques sur semiconducteur par méthodes ioniques : caractérisation des films et de leurs interfaces

Metal layers deposited by ion methods : characterization of the films and of the contacts

• Auteur / Autrice : Françoise Meyer
• Direction : Guy Gautherin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1989
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pulvérisation cathodique

Semiconducteurs

Contacts métal-semiconducteur

Films magnétiques

Mots clés libres

Résistivité de films métalliques

Incorporation de gaz rare

Résumé

Nous présentons dans cette thèse l'étude de différents contacts méta/semiconducteur élaborés par pulvérisation ionique dans des bâtis ultravide. Nous avons étudiés différents couples: Mo/AsGa, Ni/AsGa, Mo/Si et W/Si et mis en œuvre de nombreux moyens de caractérisation afin de mettre en évidence l'influence de la méthode de dépôt sur les propriétés des films et des interfaces et en particulier le rôle des particules rapides. Les modes de croissance des films métalliques ainsi que leur réactivité avec le substrat en fonction de la température de dépôt ou de recuit ont été suivis par analyses Auger in situ. Nous avons observé la formation de siliciures à des températures relativement basses, en l'occurrence 350°C pour MoSi2 et 450°C pour WSi2. L'utilisation d'ions incidents xénon conduit toujours à de meilleurs résultats électriques (résistivité des films et caractéristiques de diodes Schottky) que celle d'ions argon. Nous avons mis en évidence une variation linéaire de la résistivité des films de tungstène en fonction de la quantité d'argon incorporé. Notons que cette quantité correspond aux ions incidents rétrodiffusés sur la cible et heurtant le film en formation avec une énergie supérieure à l'énergie seuil d'incorporation. Une évaluation de l'énergie des espèces rétrodiffusées et pulvérisées permet de mieux comprendre l'origine des contraintes dans les couches élaborées par pulvérisation.

This thesis reports a study of meta/semiconductor contacts prepared by Ion Bearn Sputter Deposition in ultrahigh vacuum systems. Mo/GaAs, Ni/GaAs, Mo/Si and W/Si contacts have been investigated and a lot of characterizations have been carried out to determine the influence of the deposition method on the properties of the layers and of the interfaces and the effects of fast particles on the growing film in particular. Growth mechanisms of metallayers and thermal stability have been studied by in situ Auger analyses. Silicide formation has been observed at rather low temperatures: 350°C and 450°C for MoSi2and WSi2 respectively. The use of xenon leads to better electrical results (resistivity of the films and characteristics of Schottky diodes) than that of argon. We correlate fairly well the embedded argon atoms with the incident ions backscattered by the target and striking the growing film with an energy higher than the threshold incorporation energy. We evidence a lincar relationship between the argon content and the resistivity of W films. An evaluation of the energy of backscattered and sputtered species allow a better understanding of the origin of stresses in films deposited by sputtering.