Équipements périphériques
Les processus d’élaboration et de traitement nécessitant une atmosphère très propre et régulée sont effectués dans la salle blanche.
D’autres, moins sensibles, sont réalisés à l’extérieur de celle-ci mais tout de même à proximité afin de réduire les sources de pollution.
Les différents équipements situés en périphérie de la salle blanche sont les suivants :
- un équipement de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD pour "Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition") pour la croissance de couches et la passivation
- un four à recuit rapide (RTA pour "Rapid Thermal Annealing")
- cinq évaporateurs à effet Joule ou à canon à électrons
- un réacteur RIE (pour "Reactive Ion Etching") pour la gravure profonde de plaquettes de silicium
- une sérigraphieuse pour le dépôt de pâtes métalliques
- quatre fours classiques de diffusion et de recuit
La plupart de ces équipements font l’objet d’une activité de service ouverte aux autres laboratoires et aux industriels. Les pages consacrées aux différents appareils en donnent les principales caractéristiques techniques. Les demandes peuvent simplement être adressées par courriel.
PECVD
Le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD pour "Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition") est une technique de dépôt par voie sèche, c’est-à -dire à partir d’une phase gazeuse. Elle utilise des gaz précurseurs qui sont injectés dans une enceinte et le dépôt résulte de la décomposition de ces gaz par une réaction chimique.
Dans la méthode CVD classique, la décomposition des gaz est obtenue en appliquant des températures élevées (typiquement 1000°C). Dans la méthode PECVD, la réaction chimique est assistée par une décharge électrique radiofréquence (13,56 MHz) qui ionise les gaz et forme un plasma (un mélange globalement neutre constitué d’ions et d’électrons). Le plasma favorise la dissociation des gaz et active la réaction chimique en phase vapeur. Dans le cas des réacteurs ECR-PECVD (ECR pour "Electron Cyclotron Resonance") comme celui disponible au Laboratoire, une source micro-onde (2,45 GHz) est injectée dans la chambre de réaction. La résonance est obtenue lorsque la fréquence de cette source et la fréquence cyclotron des électrons sont égales. Le couplage énergétique entre les électrons du plasma et la source micro-onde est alors optimal, ce qui augmente le degré d’ionisation du plasma et permet de réaliser des dépôts en maintenant le substrat à des températures inférieures à 500°C.
La PECVD fait l’objet d’une activité de service ouverte aux autres laboratoires et aux entreprises. Les demandes peuvent simplement être adressées par courriel.
Caractéristiques techniques
Modèle : réacteur ROTH & RAU de type MycroSys 400 PECVD System Épaisseur des couches déposées : quelques nm à 2 µm Taille des échantillons : 4 pouces de diamètre ou 10 cm de côté Porte-échantillon : plaquette de Si de 6 pouces de diamètre Température du substrat : 50 à 500°C Gaz précurseurs : SiH4, N2O, Ar, H2, N2 et NH3 Source radiofréquence : 0 à 1000 W de puissance, courant de l’aimant de 5 A Source micro-onde : 0 à 300 W de puissance, différence de potentiel entre l’anode et la cathode de 70 à 800 V Vide avant le dépôt : 2·10-7 mbar Vide pendant le dépôt : 10-3 à 10-2 mbar Mode de fonctionnement : manuel ou automatique
Principales utilisations
Le réacteur ECR-PECVD est surtout utilisé pour :
- la croissance de couches antireflets SixNy:H pour les cellules photovoltaïques, avec possibilité d’en varier les propriétés (épaisseur, indice de réfraction, coefficient d’absorption ...) en modifiant les proportions des gaz et les paramètres du plasma
- la croissance de couches d’oxydes SiOx
- la croissance de couches d’oxynitrures SixNyOz
- la passivation des défauts cristallins, y compris les liaisons pendantes, par hydrogénation
- le décapage par plasma hydrogène à basse température (par exemple pour la réalisation d’émetteurs sélectifs pour les cellules solaires)
- le dépôt de couches de silicium amorphe (par exemple pour la cristallisation induite par aluminium) ...
