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Thèse de Emily Despiau-Pujo le 28 septembre 2009

le lundi 28 Septembre 2009 à 14h dans l’amphi Laggarigue de l’Ecole
Polytechnique

Titre : Gravure des semi-conducteurs III-V par plasmas inductifs chlorés

Résumé :

Ce travail de thèse s’inscrit dans un domaine de recherche
émergeant : la gravure par plasma pour la photonique et
l’optoélectronique. La maîtrise des procédés de gravure passe par la
prédiction des énergies et des flux d’espèces produites dans le plasma en
fonction des paramètres de la décharge, ainsi que par la compréhension des
mécanismes d’interaction plasma-surface. Ce travail a abordé les deux
aspects sus-décrits au travers de modélisations fluides et de simulations
atomistiques. Nous avons développé des simulations de dynamique
moléculaire pour comprendre les mécanismes fondamentaux qui régissent la
pulvérisation de deux semiconducteurs III-V (GaAs et GaN) par des ions Ar
faiblement énergétiques. Cette étude numérique, confrontée à une série
d’expériences, a montré que la composition des matériaux bombardés est
modifiée sur des profondeurs typiques de quelques dizaines d’angströms et
que les atomes de Ga pulvérisés quittent la surface avec des énergies
suffisantes pour endommager les flancs de gravure et briser les couches de
passivation, notamment dans les procédés dominés par bombardement ionique.
Nous avons également travaillé sur des simulations fluides
(bi-dimensionnelles et globales) pour comprendre la dynamique des
décharges inductives chlorées et étudier le transport des espèces au sein
du plasma. Des confrontations modèle/expérience ont montré que le modèle
fluide 2D surestime les densités des particules chargées mais prédit de
façon satisfaisante la composition neutre et ionique du plasma. Le modèle
global a constitué le premier pas vers une modélisation du régime basse
puissance des plasmas inductifs de chlore pur et nous a permis d’étudier
les instabilités qui se développent à la transition E-H.


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