Contribution à l'étude du contact entre métal de transition et silicium : influence de l'état de surface, de l'orientation et de la barrière de diffusion

Abstract

Le but de ce travail est d’étudier la diffusion réactive entre un film de nickel et le silicium, l’effet du substrat et des barrières de diffusion de Mo ou de W sur la formation et la stabilité thermique et morphologique des siliciures de nickel formés. Ainsi que la diffusion réactive en film mince dans le système ternaire Mo-W-Si. Pour cela, nous avons élaboré à l'aide de la pulvérisation cathodique, des échantillons de type Ni/Si(100), Ni/Si(111), Ni/Si(110), Ni/Mo/Si(100), Ni/Mo/Ni/Si(100), Ni/W/Si(100) et Ni/W/Ni/Si(100). L'épaisseur de Ni a été fixé a 50 nm et celui de barrière varié entre 1 et 4 nm. La caractérisation des échantillons est effectuée principalement à l’aide de la diffraction des rayons X (DRX) in situ, l'analyse calorimétrique différentielle (DSC), la résistivité surfacique in situ (Rs) et la rétrodiffusion de Rutherford (RBS). Les résultats obtenus montrent que la séquence de formation des phases formée pendant la réaction entre le film de nickel et le silicium monocristallin dépend de l'état de surface du silicium (orientation du substrat) et de la présence des barrières de diffusion. La comparaison des séquences des phases obtenue avec différentes orientations du substrat permet de dégager les mécanismes qui gouvernent la formation et la consommation des phases. L'effet de Mo et W comme barrières de diffusion sur la formation des phases et leurs cinétiques de croissance a été mis en évidence par DRX et Rs. La caractérisation de la redistribution de Mo et W a été suivie par RBS et a permis d'expliquer leurs effets sur la formation des phases. Dans le but de développer un diagramme ternaire du système Si-Mo-W en film mince nous avons suivie la réaction Mo-W-Si par des méthodes de caractérisations in situ et ex situ. Les résultats montrent la formation des phases ternaires en solution solide (Mo,W)3Si et (Mo,W)Si2 au cours des recuits isochrones et isotherme.