Thèse soutenue

Simulation numérique de la fragmentation d'un précurseur de dopage au sein d'un réacteur d'implantation ionique par immersion plasma

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Auteur / Autrice : Mathieu Maury
Direction : Khaled Hassouni
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Genies des procédés
Date : Soutenance le 04/12/2015
Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Sorbonne Paris Nord (Bobigny, Villetaneuse, Seine-Saint-Denis ; 1970-....)
Laboratoire : Laboratoire des Propriétés Mécaniques et Thermodynamiques des Matériaux (....-2010)
Jury : Président / Présidente : Alix Gicquel
Examinateurs / Examinatrices : Bär Eberhard, Gaël Borvon, Roux Laurent, Philippe Supiot
Rapporteurs / Rapporteuses : Savino Longo, Ioan Schneider

Mots clés

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Résumé

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Cette thèse est centrée sur le développement de modèles numériques pour simuler le comportement physique des plasmas présents dans un réacteur d'implantation ionique à immersion plasma. Ces modèles ont pour but d'estimer l'impact des réglages opérationnels du réacteur sur les paramètres plasma pertinents pour l'implantation, comme le flux ionique sur le substrat et la distribution en énergie des ions. La géométrie complexe du réacteur rend difficile sa modélisation d'un seul tenant, du fait des importants gradients temporels et spatiaux attendus pour les densités ioniques et la température électronique. Une stratégie de simulation en deux étapes a donc été adoptée : - Un modèle quasi-homogène, couplé à un module de chimie en volume élaboré, permet de représenter des deux portions de la source plasma et d'obtenir l'évolution de la composition du plasma en fonction de la puissance radiofréquence injectée. - Un modèle unidimensionnel de type PIC-MC permet de décrire la dynamique de la gaine ionique qui se forme près du substrat du fait du potentiel imposé, ainsi que de déterminer la distribution de l'énergie d'impact des ions et les flux d'implantation correspondants. Au final, ces travaux de recherche ont permis d'aboutir à une meilleure compréhension de l'impact des paramètres opérationnels du réacteur sur le flux ionique et la distribution en énergie des ions arrivant sur le substrat. La connaissance des couplages physiques entre la source plasma et la chambre d'implantation autorise l'optimisation du processus de dopage, puisque les paramètres opérationnels peuvent être réglés de manière à minimiser la profondeur de dopage après implantation.