Gravure ionique reactive des couches minces de diamant. Application a la planarisation

Reactive ion etching of diamond thin films. Application to the surface planarization

• Auteur / Autrice : CHRISTOPHE VIVENSANG
• Direction : Guy Turban
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées. Physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Nantes

Résumé

Ce memoire de these porte sur l'etude de la gravure de couches minces de diamant par un procede de gravure ionique reactive (rie) en plasmas radiofrequence d'hexafluorure de soufre (sf#6) et d'oxygene. Ce travail a pour objectif de proposer un post-traitement des couches de diamant par gravure rie permettant de reduire leur rugosite de surface. En effet, les films deposees par mwcvd presentent une rugosite due a la structure polycristalline des films. Cette rugosite est un handicap dans un grand nombre d'applications ou les proprietes exceptionnelles du diamant seraient utilisables. Par exemple, lorsque le diamant est utilise sous forme de membrane, elle induit une diffusion du rayonnement visible qui diminue leur transparence. Dans le cas des masques pour la lithographie par rayons x, cette transparence est cruciale pour le bon deroulement des procedures d'alignement du masque sur le substrat a insoler. La premiere partie de ce memoire traite de la gravure des couches minces de diamant en plasma de sf#6. Il est montre que la nature des interactions plasma/surface depend des valeurs de l'autopolarisation du substrat. Lorsqu'elle est faible (10 v), ces interactions se limitent a une fluoration de la surface sous la forme de liaisons cf. Par contre, lorsque l'autopolarisation est forte (300 v), le bombardement ionique amorphise la surface et lui donne une reactivite similaire a celle des films a-c:h durs. Il y a creation de liaisons cf#x (x>1) et coexistence entre la structure ordonnee du diamant et une structure desordonnee induite par la gravure. Des traitements similaires en plasma d'oxygene montrent que les vitesses de gravure elevees empechent, dans ce cas, la formation d'une couche amorphisee. La seconde partie de ce travail porte sur la planarisation de la surface des films de diamant. Une couche planarisante a ete utilisee car une gravure directe n'apporte pas de reduction de la rugosite. Le principe de la methode est de proteger les joints de grains pendant que les sommets des cristallites sont graves. Le materiau utilise doit donc presenter une selectivite de gravure avec le diamant egale a l'unite. Differents materiaux ont ete etudies pour servir de couche planarisante. Le choix s'est finalement porte sur de la silice deposee par thermie rapide (rtcvd) et le bicouche silice/diamant a ete grave en melange sf#6/o#2. Par ce procede, la rugosite moyenne statistique (rq) de films de 2 microns d'epaisseur a pu etre reduite de 40 nm a 14 nm