Etude experimentale et modelisation d'une decharge radiofrequence magnetron pour la realisation de couches minces de tiw

Simulation and experimental study of a radiofrequency magnetron discharge for tiw thin film deposition

• Auteur / Autrice : FREDERIC CLENET
• Direction : Guy Turban
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Nantes

Résumé

Ce memoire est consacre a l'etude experimentale et a la modelisation d'une decharge planar magnetron radiofrequence, pour la pulverisation cathodique d'une cible de wti sous un plasma d'argon. L'objectif de ce travail est de contribuer a une meilleure comprehension et a terme, a une optimisation des processus de depot de couches minces de wti. Une etude des parametres electriques du plasma a ete effectuee a l'aide de mesures par sonde electrostatique et par spectrometrie d'emission optique. Nous avons ensuite developpe deux modeles du type pic - mcc (particle-in-cell-monte carlo) pour simuler le comportement electrique du plasma. Le premier est purement electrique et unidimensionnel, il a permis de verifier le caractere dissymetrique de la decharge radiofrequences en ce qui concerne les densites de charge et le potentiel electrique. Le second modele, bidimensionnel prend en compte le champ magnetique. Il permet de mettre en evidence le confinement magnetique des electrons pres de la cathode. L'etude du transport dans la decharge, des atomes pulverises de titane et de tungstene, a ete realisee a l'aide d'un second modele du type pic - mcc, associe a une caracterisation optique du plasma par spectrometrie d'emission. Les resultats obtenus montrent notamment, pour une valeur de pression d'argon intermediaire (15 mtorr), une nette difference entre les modes de transport du titane et du tungstene, respectivement diffusif et ballistique. La simulation numerique du depot de wti sur des motifs de dimensions submicroniques a ete ensuite realisee a l'aide d'un modele de recouvrement de marche du type fluide. Les resultats obtenus sont en accord avec les mesures experimentales effectuees par microscopie electronique a balayage. Ils permettent de caracteriser la direction preferentielle de l'ejection des atomes pulverises.