Apport de la caractérisation in situ dans les procédés ALD

Comme pour l’ensemble des méthodes d’élaboration, l’optimisation des propriétés recherchées d’un matériau fonctionnel élaboré par ALD est liée à la maîtrise du processus d’élaboration. Cette maîtrise peut être acquise suite à de très nombreuses expériences de croissance analysées par des techniques ex situ et a posteriori. Une autre façon de répondre à cette demande est d’analyser des espèces créées dans la phase gazeuse et les confronter à des calculs thermodynamiques. Cette approche a été développée dans l’article [RE 252]. Cependant, la capacité de réaliser des analyses in situ au cours de la croissance permet, d’une part, d’accéder à des informations concernant la nature du matériau élaboré (nature, cristallinité, mécanismes réactionnels, etc.) et, d’autre part, de réduire les temps de détermination de la fenêtre ALD ou des paramètres de dépôt optimisés. Le développement de l’ALD n’a pas échappé à cette tendance, et ces trente dernières années, différentes techniques de caractérisation ont été intégrées sur des réacteurs de dépôt ALD.

Nous avons choisi de présenter ici les techniques de caractérisation in situ en fonction de l’information apportée vis-à-vis du procédé de dépôt ALD. Il existe dans la littérature des articles qui présentent l’état de l’art de la caractérisation in situ des procédés ALD depuis d’autres points de vue . Comme abordé dans les articles précédents, le processus ALD peut être décrit et compris selon différentes profondeurs d’analyse. Le premier stade est la détermination de la fenêtre ALD proprement dite. Elle est caractérisée par l’évolution du Growth Per Cycle (GPC), d’abord selon la température de dépôt, mais aussi selon les conditions d’injection des précurseurs (dose, temps d’injection ou de purge). Le second niveau d’analyse porte sur la détermination des mécanismes réactionnels, soit sur l’ensemble d’un cycle complet, soit au niveau des réactions mises en jeu au sein d’un des demi-cycles, en cherchant à identifier toutes les étapes intermédiaires. Enfin, les analyses in situ développées peuvent aussi porter sur l’étude des propriétés physicochimiques...