simulation de la croissance de l'oxyde thermique sur des substrats de silicium

Abstract

Le silicium polycristallin est considéré comme étant le matériau cristallin le moins cher à élaborer. De plus, il trouve de plus en plus d’application dans les technologies de la microélectronique et du photovoltaïque. En effet, l’oxyde thermique formé sur des films fortement dopés in-situ au bore représente une bande d’isolation électrique excellente et de bonnes couches passivantes à sa surface. Sachant que diverses modélisations ont été dédiées à la croissance de l’oxyde thermique sur des films de monosilicium et aucun modèle, à nos jour, n’a été consacrée pour l’oxyde de polysilicium. Pour cela, l'objectif principal de ce travail est le suivi de la croissance de l’oxyde thermique sur des films polycristallin en vue d’adapter un modèle théorique pour simuler son évolution et ceci sous différentes conditions. Pour ce faire, nous avons examiné les divers modèles proposés dans la littérature et nous avons opté pour le modèle de Deal et Grove qui proposent un polynôme d’ordre deux en épaisseurs d’oxyde et des constantes de modélisation liées au coefficient de diffusion de l’oxygène dans l’oxyde et au taux de réaction chimique entre l’oxygène et le silicium. La simulation a été entreprise sous l’environnement Matlab où nous avons pu suivre de plus près le processus d’oxydation thermique sèche du silicium monocristallin pour deux différentes orientations cristallographiques, à savoir, <100> et le <111>. Le même programme de simulation a été adopté pour le suivi de l’oxydation thermique sèche du polysilicium et ceci pour deux séries, une est obtenue à température de dépôt 520°C et l’autre à 605°C. Nos résultats révèlent une parfaite superposition des courbes expérimentales à celles du modèle de simulation et de plus une thermo-oxydation nettement croissante avec la température et les plans les plus denses en silicium surtout pour des structures amorphe ou des films fortement dopés au bore. Enfin, les constantes de modélisation varient suivant une loi d’Arrhenius qui nous a permet d’extraire des énergies d’activation qui s’insèrent assez bien dans celles avancées dans la littérature.