thesis

Réalisation et étude de films minces d'oxyde d'yttrium, Y2O3 : relations nanostructure - propriétés physiques

Defense date:

Jan. 1, 2003

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Institution:

Poitiers

Disciplines:

Materials science and engineering

Authors:

Directors:

Abstract EN:

Y2O3 thin films are deposited using an ion beam sputtering (IBS) technique for electronic applications in the MOS devices. When the films were deposited with classical conditions (argon 1,2 keV, 5 sccm O2) they are under high compressive stress. This high compressive stress is explained by the peening effect. This study leads to introduce an oxygen order-disorder transition. The disordered phase is a fluorite type phase (Fm3m) which is responsible of stress in the as deposited sample. An investigation of thin films deposited on oxide (MgO and SrTiO3) substrates using HRTEM exhibits the cohexistence of two cubic structures (Fm3m and Cubic-C) and a monoclinic phase. The interface reactions were analysed by means of HRTEM. After an air annealing a silicate layer is observed whereas a vacuum annealing leads to the reduction of silicon oxide by Y2O3. The results show the relationships between dielectrical properties, nature of the interface and transition Fm3m®Cubic-C.

Abstract FR:

Les films minces d'oxyde d'yttrium Y2O3 sont réalisés par pulvérisation par faisceau d'ions (PFI) en vue d'application dans les structures MOS. Les films obtenus sous des conditions de dépôts classiques (argon 1,2 keV, 5 sccm en O2) présentent une forte contrainte de compression. Cette contrainte a pour origine le peening effect. L'hypothèse d'une transition ordre-désordre du sous réseau anionique est introduite. La phase désordonnée, à l'origine de la contrainte, est assimilable à une structure de type fluorine (Fm3m). Une étude par microscopie électronique des films sur des substrats modèles d'oxyde met en évidence la coexistence de deux phases cubiques (Fm3m et Cubique-C) et une phase monoclinique. Une étude des réactions d'interface Y2O3/Si en fonction de recuits (air et vide) par HRTEM met en évidence la formation d'un silicate et une possibilité de réduction de SiOx par Y2O3. Les résultats montrent le lien entre propriétés diélectriques, interface et transition Fm3m®Cubique-C.