CHAPITRE I : Le procédé STI : Fabrication et contraintes mécaniques induites
3. Méthodes de diffraction des rayons X
3.5 Diffraction Cohérente
La diffraction cohérente fait intervenir la notion de cohérence. On distingue 2 types de cohérence : la cohérence longitudinale, reliée à la monochromaticité du faisceau et la cohérence latérale, qui dépend de la divergence du faisceau (Figure II- 14).
Figure II- 14: Schémas descriptifs de la cohérence longitudinale (gauche) et latérale (droite).
La diffraction cohérente a dans un premier temps été utilisée comme technique d’imagerie [Mia99, Wil03, Rob04, Sha05]. Puis avec l’amélioration des algorithmes et en modifiant les conditions limites entre chaque TF et TF-1, cette technique a récemment pu être appliquée à la mesure de déformations [Pfe06] sur des objets uniques.
Conclusion
Nous avons détaillé dans ce chapitre les différentes méthodes de mesures de déformations et de contraintes locales. Bien sûr, il n’existe pas de technique universelle, chacune possède des avantages et des limitations à prendre en compte selon le type d’échantillon (polycristallin, monocristallin), la résolution spatiale nécessaire et la sensibilité voulue. Le Tableau II- 1 rassemble les caractéristiques des différentes méthodes de mesure des déformations locales décrites dans ce chapitre. Il est à noter que toutes ces techniques ne marchent que sur des échantillons cristallins. Technique Sensibilité (∆a/a) Résolution Spatiale Destructif Spectroscopie Raman 10-4 0,5 µm (latérale) 10 nm (profondeur) non Nano-Raman(*) <10-4 ~200 nm non CBED 10-4 nm oui HR-TEM 10-4 < nm oui EBSD 2.10-4 10 nm non Kossel(*) < 10-4 (Théorique)
< mm (latérale avec photons) 10 nm (latérale avec e-)
qq µm (profondeur sauf filmes minces) non Micro-Diffraction < 10-4 100 nm * 20 µm (monochromatique) 0,5 * 0,5 µm (faisceau blanc) non HR-XRD < 10-4 qq nms non Diffraction Cohérente qq 10-4 ~10 nm non
Tableau II- 1 : Récapitulatif des caractéristiques des différentes méthodes de mesures de déformations locales. (*) Technique en développement.
Dans le cadre de mon travail de thèse, nous avons choisi de développer la technique HR-XRD. Les échantillons sur lesquels nous avons travaillé consistent en un réseau de lignes de Si(001) séparées par des tranchées STI remplies d’oxyde de silicium dont la fabrication a été détaillée dans le chapitre I. Ces structures sont donc périodiques et représentatives des mémoires de type EEPROM ou flash produites par ATMEL. Pour ce type d’analyse la diffraction X haute-résolution est particulièrement bien adaptée car la taille de l’échantillon (2*2 mm) est suffisamment grande pour obtenir assez d’intensité et permettre des analyses en laboratoire. Cette technique possède également une très bonne sensibilité aux déformations locales (<10-4) par l’étude de cartographie de l’espace réciproque. Les résultats que nous avons obtenus avec cette technique seront décrits dans les chapitres III et IV et confrontés aux simulations par éléments finis.
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