Films minces d’oxyde et de nitrure d’aluminium pour applications hyperfréquences : synthèse par PLD et PECVD et caractérisations

Aluminum oxide and aluminum nitride thin films for radiofrequency applications : synthesis by PLD and PECVD and characterizations

• Auteur / Autrice : Christophe Cibert
• Direction : Alain Catherinot, Jean Desmaison
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des procédés céramiques et traitements de surface
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dispositifs piézoélectriques

Alumine

Nitrure d'aluminium

Dépôt chimique en phase vapeur activé par plasma

Dépôt par laser pulsé

Résumé

Ce travail consiste en l’étude de couches minces d’alumine et d’AlN pour leur intégration dans des dispositifs MEMS et FBAR. Les couches d’alumine, déposées à température ambiante et à 800°C, présentent des propriétés intéressantes pour les procédés PLD et PECVD, ouvrant un grand nombre d’applications avec, pour la PECVD, un taux de dépôt plus élevé et une uniformité en épaisseur plus importante, et pour la PLD de meilleures propriétés mécaniques, optiques et diélectriques. Les conditions de dépôt de couches d’AlN hexagonal sur substrats Mo/Si ont été optimisées de façon à obtenir l’orientation (002) à la température de substrat la plus basse possible. Cette orientation est obtenue à une température de 800°C par PECVD et à une température de 200°C par PLD. Le coefficient piézoélectrique d33 des couches déposées par PLD a été mesuré entre 1,3 et 4,2 pm. V-1. La réponse piézoélectrique des couches déposées à température ambiante est due à la présence de nanoparticules d’AlN.

This work deals with the deposition and the characterization of alumina and AlN thin films for MEMS and FBAR applications. Aluminum oxide films have been deposited by PLD and PECVD at room temperature and 800°C. All the deposited films have very interesting properties opening large application fields with higher deposition rates and thickness uniformity on large dimensions for PECVD and higher mechanical, dielectric and optical properties for PLD. The conditions have been optimized for the deposition on Mo/Si substrates of (002)-oriented AlN films with the lowest substrate temperature. This orientation is obtained at a temperature of 800°C for PECVD and 200°C for PLD. D33 piezoelectric coefficients have been measured for films deposited by PLD with values between 1,3 et 4,2 pm. V-1. The good piezoelectric response of films deposited at room temperature is due to the presence of AlN nanoparticles embedded in amorphous matrix.