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Évaluation thermodynamique des précurseurs ALDArticle de référence RECHERCHE ET INNOVATION | Réf : RE259 v1
Auteur(s) : Alain Estève, Mehdi Djafari Rouhani, Carole Rossi
Date de publication : 10 oct. 2016
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Afin d’illustrer la démarche de modélisation multi niveaux précédemment exposée, nous allons nous appuyer sur des exemples concrets de calculs qui ont été effectués dans divers cadres au contact de développements expérimentaux essentiellement en microélectronique. Nous verrons tout d’abord comment la simulation à l’échelle atomique peut répondre à des questions fondamentales de la chimie de base des processus réactionnels. Ces données permettent ensuite la mise en œuvre de simulations par Monte Carlo cinétique pour la simulation de la croissance par ALD. Nous nous attacherons à décrire également des processus chimiques plus complexes et plus proches de certaines réalités expérimentales. Dans le cadre d’un nouvel axe applicatif de l’ALD pour les matériaux énergétiques nano-structurés, nous mettrons en évidence le caractère coopératif DFT/expérience et nous pourrons comparer les chimies types, mises en œuvre dans le cadre de l’ALD, comparativement à des techniques de dépôt par voie physique.
4.1 Réactions chimiques « modèles » de l’ALD
Les processus chimiques de base de l’ALD sont en général simples conceptuellement, et peuvent dans une grande majorité être formulés de cette façon :
Où MeL est un composé chimique organique ou inorganique constitué d’un atome métallique Me et d’un ligand L que l’on dépose sur une surface notée Surf. Surf – H indique que la surface possède des atomes d’hydrogène qui vont permettre d’accomplir les processus réactionnels de décomposition précurseur/surface. Au cours de la réaction, un complexe métallique se forme en surface avec libération d’un ligand (ou de plusieurs). Ce caractère conceptuel d’une vision idéale de l’ALD est très commode pour la simulation quantique qui, elle-même, n’est facile à mettre en œuvre que dans une forme abstraite de simplification d’une réalité chimique certainement plus complexe qu’on ne peut l’imaginer a priori. On va ainsi commencer par construire un substrat idéal, par exemple tiré...
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(1) - * - International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), www.itrs.net.
(2) - WILK (G.D.), WALLACE (R.M.), ANTHONY(J.M) - High-k gate dielectrics : current status and materials properties considerations, - J. Appl. Phys., 89, 5243 (2001).
(3) - HALL (S.), BUIU (O.), MITROVIC (I.Z.), LU (Y.), DAVEY (W.M.) - Review and perspective of high-k dielectrics on silicon, - Journal of Telecommunication and information Technology, 33 (2007).
(4) - WIDJAJA (Y.), MUSGRAVE (C.B) - Quantum chemical study of the mechanism of aluminum oxide atomic layer deposition, - Appl. Phys. Lett. 80, 3304 (2002).
(5) - WIDJAJA (Y.), MUSGRAVE (C.B.) - Atomic layer deposition of hafnium oxide : A detailed reaction mechanism from first principles, - J. Chem. Phys. 117, 1931 (2002).
(6) - ESTÈVE (A.),...
Évaluation thermodynamique des précurseurs ALD,
Atomic Layer Deposition (ALD). Principes généraux, matériaux et applications,
Réacteurs ALD,
ALD en -microélectronique. Applications, équipements et productivité,
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...
International Technology Road map for Semiconductors http://www.itrs.net
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