Institut des
NanoSciences de Paris
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Machine de croissance de films minces couche par couche utilisant la technique ALD (ANRIC AT-410)

L’équipe CONFID vient de se doter d’une nouvelle machine de croissance de films minces couche par couche utilisant la technique ALD (ANRIC AT-410), grâce au soutien de la Coordination Nationale de la Formation en Micro-nanoélectronique (CNFM), via le Centre de Microélectronique de Paris IdF (CEMIP).

Cet outil vient compléter un autre bâti de croissance ALD entièrement conçu dans notre laboratoire. L’objectif est triple, il nous permet d’étendre nos activités de recherche dans le cadre de l’étude des mécanismes de croissances d’oxydes minces (Al2O3, ZnO, TiO2, HfO2,…), de mettre ces moyens en commun dans notre laboratoire, et de familiariser nos étudiants avec cette méthode de dépôt qui devient incontournable dans toutes salles blanches qui s’occupent de technologie de fabrication de structures micro-nano (Composants, capteurs, actionneurs, micromachines…).

Equipements

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Bâti d’ALD maison
© INSP
Bâti commercial ANRIC AT-410
© INSP

L’équipe a conçu un système de dépôt ALD (fig. de gauche), il a la particularité de permettre l’utilisation de gaz isotopiquement marqués avec une faible consommation des précurseurs et de ne chauffer que le substrat où ont lieu les réactions chimiques inhérentes à la croissance. Cela permet une étude plus précise des mécanismes de croissance des couches. Depuis le mois de juin 2020, elle a acquis une machine commerciale pour compléter cet équipement (fig. de droite). Celle-ci permet de faire dépôts à plus haute température (jusqu’à 325°C, contre 270°C) et de produire des films très homogènes sur une surface d’un substrat allant jusqu’à 4 pouces de diamètre.

Quelques résultats

Les premiers résultats obtenus grâce au bâti maison montrent que nous avons pu maitriser la croissance de couches de ZnO, TiO2 et Al2O3. Les structures formées présentent des rapports stœchiométriques conformes lorsque la fenêtre de température de dépôt est correctement ajustée. Nous avons réalisé également des multicouches de ZnO/TiO2 dont la régularité périodique est bien mise en évidence sur un spectre RBS (fig. de gauche), les images TEM en section transverse montrent toutefois que les couches externes, bien que stœchiométriques, indiquent une rugosité et une cristallisation croissantes vers la surface externe probablement dues à une dynamique de contraintes qui se développeraient lors de la croissance.

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Figures obtenues dans le cadre de la thèse de Xia Bingbing

Contact : Jean-Jacques Ganem, Jean-Jacques.Ganem(at)Sorbonne-universite.fr