Contribution à l’Etude de Phénomène de Diffusion à l’Interface des Couches Minces Ni/Si(111) Formées par Evaporation par
Effet Joule.
Boudrifa Ouassila and Boudissa Mokhtar
Laboratoire : Elaboration et Caractérisation des Matériaux. Université Ferhat Abbes. Sétif .Algérie.
Résumé:
L’objet de notre étude ici, est la maîtrise de la fabrication des alliages Ni-Si par Evaporation par Effet Joule (PVD) sous forme de couches minces sur un substrat en silicium. Pour cela, en premier lieu, nous avons étudié les différents paramètres influençant la formation des couches minces métalliques déposées sur un substrat de silicium par évaporation par effet Joule. Ces paramètres sont : La pression d’évaporation (P), vitesse de pompage (Vp), courant de chauffage (I) et vitesse du dépôt (Vd). La vitesse de dépôt atteint 0,1 à partir de 155 A, considérée comme étant le début d’évaporation du métal.
Dans ce travail, la réaction à l’état solide entre un film mince de nickel d'épaisseur 1250 Å déposés sous vide sur un substrat de silicium Si (111), a été étudiée au moyen de la diffraction des rayons X, la microscopie électronique à balayage et la rétro diffusion des particules alpha.
Ces échantillons ont subit ensuite des traitements thermiques sous vide 200, 350, 400, 600, 750 et 800°C pendant 45 minutes. Les résultats montrent la croissance et la formation des siliciures.
Nous remarquons après le recuit à 800°C, la seule Phase qui apparaît est le NiSi2, riche en Silicium : Ceci indique que le nickel et le silicium se sont totalement mélangés dans la matrice du silicium, comme il a été confirmé par l’analyse RBS.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160
Ni / Si
Pression (mbar 10-6 )
caurant de chauffage du ceuset (A)
Figure.1 : Variation de la pression en fonction du courant de chauffage lors de l’évaporation de nickel sur le Silicium (Ni/Si) avec une vitesse de dépôt de 1 A° /s.
30 40 50 60 70 80 90 0
100 200 300 400
Ni (220)
Si (222)
Ni (200)
Ni (111)
Intensité (u.a)
2θ ( ° )
Ni/Si(111) non recuit
Figure .2 : Spectre de diffraction des rayons X de l’échantillon Ni (1250 Å) / Si (111) non recuit
30 40 50 60 70 80 90
0 200 400 600 800 1000 1200
NiSi2(422) NiSi2(331)
NiSi2(400) NiSi2(311)
NiSi2(220)
NiSi(211)NiSi(112)Ni(111)
NiSi(102)
NiSi(011)
Ni/Si(111) 200°C Ni/Si(111) 350°C Ni/Si(111) 400°C Ni/Si(111) 600°C Ni/Si(111) 750°C Ni/Si(111) 800°C
Intensité (u.a)
2θ (°)
Figure .3 : Superposition des Spectres de diffraction des rayons X d’échantillon Ni(1250)/Si(111) : recuit à 200°C, recuit à 350°C, recuit à 400°C, recuit à 600°C, recuit à 750°C, recuit à 800°C.
Tableau 1 : Données du spectre RBS correspondant à l’échantillon Ni/Si(111) après recuit thermique à 800°C.
Layer
caractéristiques
Layer 1 Layer 2
Thickness (Å) 9800 15000
Composition Ni 0.29 /Si 0.71 / Si Si 1
Figure .3 : a) spectre RBS et b) profil de concentration correspondant à l’échantillon Ni/Si(111) après recuit thermique à 800°C.
[1] B. Ghebouli, Thèse de Magister, UFA de Sétif 1996
[2] B. Ghebouli, A. Layadi and L. Kerkache, Eur. Phys. J. AP. 3 (1998) 35-39.
[3] L. Eckertová, Physics of Thin Films, 2e edition, Plenum Press 1986.
[4] R.D.Thompson, K. N. Tu, G. Ottaviani, J.App.Phys. 8(2)(1985), p.705.
