Structure 200µm en isolant

Afin d’essayer de déterminer l’influence de la nature du substrat sur la répartition du champ électrique, et de comprendre les résultats expérimentaux obtenus, nous avons simulé une structure dont les plots sont isolants. Comme le montre la Figure 111 ceci conduit à une répartition différente du champ électrique. Il y a toujours un effet de pointe, ce phénomène étant intrinsèque à la géométrie, mais les zones de champ faible ne se situent plus en bas des plots, mais sur le sommet des plots (Erreur ! Source du renvoi introuvable.). Néanmoins,

b) a)

b) a)

dans le cas expérimental (Figure 85), l’angle des murs est arrondi, on peut alors s’interroger sur l’effet de cette géométrie sur la répartition du champ électrique, et en particulier sur les effets de pointes. Afin de répondre à cette question, des simulations ont été faites en reproduisant cette géométrie. Les résultats sont présentés sur la Figure 113. Il apparaît que ces différences de géométrie au niveau des angles ne génèrent pas de modification majeure de la répartition du champ électrique : les effets de pointes existent toujours et les zones de faible ionisation se situent à la même position.

Figure 111 : répartition du champ électrique dans une microstructure de 200µm de large en isolant (a) vue d’ensemble, b) zoom sur un mur, les échelles étant communes aux deux images, (potentiel appliqué :

4kV)

Figure 112 : zone de faible ionisation (<80Td) dans une microstructure de 200µm de large en isolant (a) vue d’ensemble, b) zoom sur un mur, les échelles étant communes aux deux images, potentiel appliqué :

4kV)

a) b)

Figure 113 : influence de l'arrondissement des murs sur la répartition du champ électrique (a) et sur le positionnement des zones de faibles ionisation (b), (potentiel appliqué : 4kV)

Ces différentes simulations mettent donc en évidence l’influence de la microstructuration du substrat sur le champ électrique en surface. Ces variations étant de forte amplitude, elles sont à même de modifier localement la décharge. Par conséquent, on peut supposer l’existence de zones de forte ionisation au niveau des angles supérieurs, et une absence de décharge dans les tranchées ou au niveau des angles inférieurs pour les microstructures en silicium. Il est intéressant de constater que ces différentes zones, de forte ou de faible ionisation, correspondent respectivement à des zones de sur-dépôt et de sous-dépôt. On peut supposer qu’une forte concentration de radicaux est créée dans les zones de forte ionisation, ce qui pourrait accroître la vitesse de dépôt. Les ions eux-mêmes sont aussi susceptibles de participer au dépôt [135]. De plus, la surface sera fortement activée dans cette région, ce qui peut aussi conduire à une augmentation de la vitesse de dépôt. A contrario, les surfaces situées dans des régions où le champ est trop faible pour générer une décharge seront très peu activées, les vitesses de dépôt y seront donc plus faibles. La différence de répartition du champ électrique sur les microstructures en isolant est aussi en adéquation avec les résultats expérimentaux. On observe en effet expérimentalement une bonne conformité du dépôt, et non plus en particulier un sous-dépôt au niveau des angles inférieurs ; la simulation ne met pas non plus en évidence de zone de très faible ionisation dans cette région.

Le bon accord entre les différentes simulations et les résultats expérimentaux tendent à mettre en évidence le rôle important de la présence et de l’intensité de la décharge, localement. Nous allons donc ouvrir une discussion dans le paragraphe suivant sur l’influence de la décharge

localement, et tenter de pondérer les rôles respectifs de la diffusion tel que mis en évidence grâce au modèle de transport, et celui de la décharge.

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Comparaison / Hypothèses

Le modèle de transport produit des résultats tout à fait cohérents avec ceux obtenus expérimentalement, les profils de dépôt en conditions standards, simulés et expérimentaux, sont similaires. De plus, dans le cas des microstructures de faibles facteurs de forme, la silhouette du dépôt sur le sommet (la concavité au centre et le sur-dépôt au niveau des angles) est aussi identique. La diffusion étant le seul paramètre de transport des espèces vers la surface introduit dans ce modèle, on peut donc supposer qu’elle est responsable du profil de dépôt. De plus, cette hypothèse est corroborée par l’amélioration de la conformité obtenue lorsque l’on augmente le coefficient de diffusion (paragraphe 3.1.3.1). En effet, comme le démontre I. Enache dans ses travaux de thèse [132] le dépôt est majoritairement fait par les espèces créées dans le volume de la décharge puis amenées à la surface par diffusion, les espèces créées localement ne constituant qu’une faible part du dépôt. Néanmoins, la diffusion ne permet pas d’expliquer le résultat différent obtenu sur substrat polymère isolant, pour des microstructures de même facteur de forme. On peut alors penser à des phénomènes de type électrostatique, ce que tendrait à montrer les simulations de champ électrique, puisque l’on constate des différences dans la localisation des zones de champ faible, comme expliqué précédemment. Dans le cas des microstructures en silicium, les deux simulations, de transport et de champ, fournissent des résultats tendant à expliquer les profils obtenus, les deux phénomènes influençant la vitesse de dépôt de la même manière. On peut donc penser que l’un et l’autre se produisent de façon concomitante. Pour expliquer la bonne conformité obtenue sur polymère, il faudrait qu’en plus de ne plus avoir une faible activation au niveau des angles inférieurs, le transport soit aussi favorisé vers ces régions. Or l’hypothèse d’une prépondérance d’un transport par phénomène électrostatique au cours des dépôts à R=0 a été émise dans ce chapitre (paragraphe 2.5). On peut donc supposer que ce phénomène participe à ce résultat puisque ce dépôt a été effectué en HMDSO pur. En effet, excepté l’angle supérieur, la surface du côté présente peu de variation de champ. Les espèces chargées y seront donc attirées de façon similaire. Afin de vérifier ces hypothèses, il serait intéressant de réaliser un dépôt sur une microstructure polymère à R=24.