Self-assembly of oxide monolayers by wet chemistry for microelectronic applications.

Dépôt séquentiel de monocouches d'oxyde par voie humide pour la microélectronique.

Gabriel Freiman (1)

1 LPMC - Laboratoire de physique de la matière condensée

Self-assembly chemistry offers a good method to obtain dense and high quality oxide films for dielectric applications as well as hybrid systems. Using a laboratory built automate in a controlled atmosphere of nitrogen, a silicon wafer was alternatively dipped in different dilute solutions of alkoxides, phosphoric acid and water (hydrolysis). Each sequence was followed by rinsing in ethanol in order to graft one monolayer only and in water to activate the substrate for the following cycle. A better control of the film density as compared to the classical sol-gel method was obtained by working w! ith very dilute solutions (< 10-3 mol / L) and low! withdra wal speed (< 2 cm/min.). Bidimensional titanium (or zirconium) phosphates, artificial sequences of alternate oxide layers of (ZrO2)n and luminescent lanthanum phosphate europium (Eu3+) doped compounds have been synthesized on silicon by this self-assembly method.

La méthode de dépôt séquentiel par voie humide est une méthode adéquate pour obtenir des films denses et de bonne qualité aussi bien pour des applications aux diélectriques que pour des composés hybrides. En utilisant un automate programmable dans une atmosphère contrôlée d'azote, un échantillon de silicium est alternativement trempé dans des solutions diluées d'alkoxydes, d'acide phosphorique et d'eau (hydrolyse). Chaque séquence est suivie d'un rinçage à l'éthanol afin de greffer seulement une monocouche et dans de l'eau afin d'activer le substrat pour le cycle suivant. Un meilleur control de la densité des films par rapport au dépôt sol-gel classique est obtenue en travaillant avec des solutions très diluées (< 10-3 mol / L) et des vitesses de retrait lentes ! (< 2 cm/min). Des films de phosphate de titane (ou zirconium) bidimensionnels, des dépôts alternés de couches d'oxydes (ZrO2)n et des couches de phosphate de lanthane dopées par de l'europium (Eu3+) ont été élaborés sur du silicium grâce à cette méthode.

Mots clés: Oxide; Monolayer; Layer-by-layer; High-k; Mosfet

Mots clés: Oxyde; Monocouche; Dépôt séquentiel

Domaines: Physique [physics]

Gabriel Freiman. Dépôt séquentiel de monocouches d'oxyde par voie humide pour la microélectronique.. Physique [physics]. Ecole Polytechnique X, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00002566⟩