Thèse soutenue

Analyse en énergie des ions et des électrons arrivant sur un substrat polarisé négativement dans deux décharges de pulvérisation : influence des bombardements ionique et électronique sur les propriétés et les contraintes résiduelles des couches de nitrure de titane obtenues dans ces deux décharges
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Auteur / Autrice : Pierre-Yves Jouan
Direction : Georges Lemperière
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1992
Etablissement(s) : Nantes
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Résumé

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Cette étude porte sur l'analyse en énergie des ions et des électrons venant bombarder un porte-substrat polarisé négativement dans deux décharges de pulvérisation: diode en courant continu et planar magnétron R. F. , et sur l'influence des bombardements ionique et électronique sur les propriétés et les contraintes résiduelles des couches de nitrure de titane. Contrairement à la décharge diode en courant continu ou tous les paramètres électriques sont interdépendants, la décharge R. F. Magnétron présente une quasi indépendance entre les paramètres électriques liés à l'électrode excitée en R. F. Et ceux relatifs à l'électrode porte-substrat. Dans une décharge diode en courant continu, la plupart des ions qui bombardent les substrats ont une énergie proche de l'énergie maximum avec une queue de distribution due aux collisions d'échange de charge dans la gaine située devant l'électrode porte-substrat. Les électrons présentent deux populations, l'une importante à très faible énergie et l'autre ayant l'énergie maximum. Nous montrons le lien étroit qui existe entre cette dernière population et la densité de puissance transférée à l'électrode porte-substrat. Dans la décharge R. F. Magnétron, les distributions sont plus larges du fait de la modulation de la gaine. Des mesures par sondes de Langmuir nous ont permis d'évaluer les densités électroniques ainsi que le potentiel plasma, ces dernières mesures étant en accord avec les résultats des distributions en énergie. Nous n'avons pas détecté d'électrons dans cette décharge. Nous avons relié les bombardements ionique et électronique des couches de nitrure de titane en formation aux structures des films obtenus. Ainsi, les évolutions des macrocontraintes, des microcontraintes, du paramètre de maille et de la taille des grains sont représentées en fonction de la polarisation négative appliquée aux substrats. Des photographies réalisées au microscope électronique à balayage ainsi que des mesures obtenues par microanalyse x viennent confirmer nos resultats. Enfin, pour des dépôts réalisés en R. F. Magnétron, nous avons montré l'influence du bombardement ionique sur la vitesse de croissance, la résistivité et la composition chimique des dépôts. Une analyse angulaire ESCA d'un film très mince nous a permis de localiser les différents éléments présents dans la couche au niveau de l'interface