Thèse soutenue

Synthèse de nanocristaux par plasma froid et leur rôle dans la croissance de couches minces de silicium microcristallin : application aux transistors

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Auteur / Autrice : Yassine Djeridane
Direction : Pere Roca i Cabarrocas
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique des solides
Date : Soutenance en 2008
Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique des interfaces et des couches minces (Palaiseau, Essonne)
Jury : Président / Présidente : Tayeb Mohammed-Brahim
Examinateurs / Examinatrices : François Templier, Pascal Chabert, Régis Vanderhaghen
Rapporteurs / Rapporteuses : Laïfa Boufendi, Jean-Paul Kleider

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Cette thèse est dédiée à l'étude du dépôt de couches minces de silicium microcristallin (µc­Si: H,F) à partir de la dissociation de mélanges SiF4-Ar-H2 dans une décharge radiofréquence. En particulier, nous nous sommes intéressés à l'application de ce matériau aux transistors en couches minces (TFTs) utilisés dans les écrans plats à matrice active. L'objectif principal a été de réaliser des TFTs à base de µc-Si:H,F à basse température (200°C) avec des propriétés électriques supérieures à celle du matériau couramment employé: le silicium amorphe hydrogéné ( a-Si H). L'étude à été axée sur la contribution de nanocristaux produits dans le plasma dans l'obtention d'une couche complètement cristalline à faible épaisseur. En plus, la génération de nanocristaux dans le plasma et leur effet sur les propriétés optiques et électriques de la décharge s'est avéré utile pour optimiser la fenêtre de dépôt. L'autre axe de l'étude a consisté à mettre en évidence la synergie entre l'hydrogène atomique de la couche et les ions Ar+ du plasma dans la cristallisation en volume. Ces recherches nous ont permis d'obtenir un matériau complètement cristallisé pour une épaisseur de 50 nm. L'incorporation de ce matériau dans une structure TFT avec grille en-dessous a conduit à une mobilité de 74 cm²N. S pour les meilleurs dispositifs. Motivés par le transfert industriel du procédé, et sur la base des études plasma, nous avons pu augmenter la vitesse de dépôt jusqu'à 5Å/s. Qui plus est, nous avons démontré la faisabilité d'un TFT de type P avec une mobilité de 1. 3 cm²/ V. S, ce qui permet d'envisager la fabrication de circuits CMOS à base de silicium microcristallin.