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1 - CONTEXTE

2 - DÉTERMINATION DU GPC

3 - ÉTUDE DES MÉCANISMES RÉACTIONNELS

4 - ANALYSE DES PROPRIÉTÉS PHYSICO-CHIMIQUES DE LA COUCHE ÉLABORÉE

5 - SIGLES

Article de référence | Réf : RE263 v1

Étude des mécanismes réactionnels
Apport de la caractérisation in situ dans les procédés ALD

Auteur(s) : Jean-Luc DESCHANVRES, Carmen JIMENEZ

Date de publication : 10 oct. 2016

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RÉSUMÉ

Pour affiner la compréhension et le contrôle des mécanismes de croissance qui gouvernent le processus de dépôt ALD, les techniques de caractérisation in situ constituent des voies d’investigation de premier ordre. Dans cet article, les différentes techniques utilisées seront présentées en fonction de l’information apportée pour la connaissance du procédé de dépôt ALD : en premier lieu, pour la détermination de la fenêtre de dépôt ALD, puis pour la détermination des mécanismes réactionnels, et enfin pour la corrélation avec les propriétés des films élaborés.

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ABSTRACT

Input of In situ characterisation in atomic layer deposition (ALD) processes.

In situ characterisation is the main research approach to improving our understanding and control of the growth mechanisms governing atomic layer deposition (ALD) processes. In this article, the in situ techniques will be presented as a function of the information they can provide about the ALD deposition: first, determination of the ALD window, then reactional mechanisms, and finally correlation of deposition parameters and physical properties of grown films.

Auteur(s)

  • Jean-Luc DESCHANVRES : Chargé de Recherche CNRS - Affiliation Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique (LMGP) - Université Grenoble Alpes, LMGP, F-38000 Grenoble, France ; CNRS, LMGP, F-38000 Grenoble, FRANCE.

  • Carmen JIMENEZ : Ingénieur de Recherche CNRS - Affiliation Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique (LMGP) - Université Grenoble Alpes, LMGP, F-38000 Grenoble, France ; CNRS, LMGP, F-38000 Grenoble, FRANCE.

INTRODUCTION

Points clés

Domaine : Innovation,

Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité Technologies impliquées : Atomic Layer Deposition (ALD)

Domaines d’application : Microélectronique, énergie, OLED, santé,

Principaux acteurs français :

Pôles de compétitivité : Minalogic, Tenerrdis

Centres de compétence : OMNT ( https://www.omnt.fr/fr/)

Industriels : Équipementier (Encapsulix, Annealsys, Picosun, Beneq)

Autres acteurs dans le monde :

Contact : [email protected] ; [email protected]

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KEYWORDS

reaction mechanisms   |   atomic layer deposition   |   in situ characterization   |   quartz crystal micro-balance

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re263


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3. Étude des mécanismes réactionnels

La détermination pendant le procédé ALD des mécanismes réactionnels qui donnent lieu à la croissance du matériau nécessite l’analyse autant de la phase gazeuse que de la phase solide. Comme présenté dans l’article Évaluation thermodynamique des précurseurs ALD [RE252], la thermo-dynamique est un outil très intéressant pour le choix des précurseurs et des paramètres de dépôt. La détermination des grandeurs thermodynamiques met en œuvre des configurations expérimentales spécifiques à la caractérisation de la phase gazeuse, bien que les techniques de mesures soient les mêmes que celles présentées dans le présent article (Spectroscopie de masse, FTIR,…). Nous nous limiterons dans ce paragraphe à des techniques qui s’intéressent aux mécanismes réactionnels dans la phase solide et qui sont mises en œuvre simultanément au dépôt ALD.

3.1 Analyse par spectrométrie IR

La spectroscopie d’absorption d’infrarouge est une technique qui sonde les absorptions provoquées par l’interaction de la lumière avec la matière. Ces absorptions correspondent à des liaisons présentant des fréquences de vibration spécifiques et associées à des modifications du dipôle permanent. Les fréquences de résonance sont représentatives des niveaux d’énergie discrets des molécules et constituent une empreinte propre à des fonctions chimiques.

La spectroscopie d’infrarouge permet de caractériser les espèces présentes sur la surface de l’échantillon. L’utilisation d’un interféromètre permet de réaliser des mesures d’infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), beaucoup plus rapides que la spectroscopie d’infrarouge simple.

La spectroscopie FTIR est très bien adaptée à la technique d’ALD :

  • la vitesse de dépôt est compatible avec la réalisation d’un nombre important de balayages pour moyenner chaque spectre et réduire le rapport signal/bruit. Les conditions...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - KNAPAS (K.), RITALA (M.) -   In Situ Studies on Reaction Mechanisms in Atomic Layer Deposition.  -  Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 38 : 3 167-202 (2013).

  • (2) -    -  Quartz Crystal Microbalance Theory and Calibration, Stanford Research Systems.

  • (3) - ELAM (J. W.), GRONER (M. D.), GEORGE (S. M.) -   Viscous flow reactor with quartz crystal microbalance for thin film growth by atomic layer deposition,  -  Rev. Sci. Instrum., Vol. 73, No. 8, 2981-2987 (2002).

  • (4) - ELAM (J. W.), PELLIN (M. J.) -   GaPO4 Sensors for Gravimetric Monitoring during Atomic Layer Deposition at High Temperatures,  -  Anal. Chem., 77 3531-3535 (2005).

  • (5) - ELAM (J.W.), GEORGE (S.M.) -   Growth of ZnO/Al2O3 alloy films using atomic layer deposition techniques,  -  Chem. Mater., 15 (2003) 1020-1028. DOI : 10.1021/cm020607.

  • ...

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