Etude de la nucléation et de la croissance de nanocristaux de silicium élaborés par dépôt chimique en phase vapeur pour dispositifs nanoélectroniques

Study of Silicon nano-crystals nucleation and growth by chemical vapor deposition for Nano-electronic devices

• Auteur / Autrice : Frédéric Mazen
• Direction : Georges Brémond
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dispositifs de l’électronique intégrée
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPM - Laboratoire de Physique de la Matière (1961-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dépôt chimique en phase vapeur

Matériaux nanostructurés

Nanostructures

Silicium

Résumé

Nous avons étudié les paramètres expérimentaux qui gouvernent les caractéristiques des nanocristaux de silicium (nc-Si) élaborés par dépôt chimique en phase vapeur. La densité des nc-Si dépend essentiellement de la pression partielle du précurseur et surtout des propriétés chimiques du substrat. Des densités de nc-Si très élevées (>10 exposant 12 nc-Si/cm2) sont déposées sur SiO2, Si3N4 et Al2O3. Le contrôle précis, entre 2 et 30 nm, de la taille des nc-Si est obtenu grâce à un procédé original de dépôt en deux étapes. Pour maîtriser la disposition des nc-Si, nous avons exploré deux voies : la nano-manipulation par une pointe AFM et la création de sites de nucléation pour les nc-Si par modification locale du substrat avec un faisceau d'électrons. La maîtrise de l'élaboration des nc-SI a permis leur intégration dans des dispositifs mémoires tests qui ont présenté des caractéristiques prometteuses de mémoires non volatiles.

We have studied the experimental parameters which control the characteristics of silicon nano-crystals (nc-Si) deposited by chemical vapor deposition. The density of ne-Si depends primarily on the partial pressure of the precursor and especially of the chemical properties of the substrate. Very high nc-Si densities (> 1012 nc-Si/cm2) are deposited on Si02, Si3N4 and Al203. Accurate check, between 2 and 30 Nm, of the size from nc-Si is obtained thanks to an original process of deposit in two stages. To control the positioning of the nc-Si, we explored two ways: the nano-manipulation of nc-Si with an AFM probe and the creation of nucleation sites for nc-Si by local modification of the substrate with an electron beam. Control of the development of nc-Si allowed their integration in devices tests which showed promising characteristics of nonvolatile memories.