Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS)

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Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
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Dépôt d’oxyde d’aluminium par PECVD micro-onde

Contacts

Christelle Dublanche-Tixier tixier@ensil.unilim.fr
Elaboration & caractérisation
Cédric Jaoul jaoul@ensil.unilim.fr
Elaboration & diagnostic plasma
Pascal Tristant pascal.tristant@unilim.fr
Responsable


Contexte/objectifs

L’oxyde d’aluminium est un matériau céramique intéressant pour ses propriétés intrinsèques de dureté, d’inertie chimique, de stabilité à haute température, d’isolation électrique et thermique. Son utilisation en tant que revêtement de pièces métalliques permet de leur conférer des propriétés d’usage intéressantes (résistance à l’usure et aux agressions chimiques, isolation thermique et électrique) pour les applications à fortes sollicitations des industries mécanique, aéronautique et médicale.

De plus, ce matériau en films de 0,2 µm à 1 µm, déposé à basse température (300 °C), présente des propriétés très bien adaptées à son utilisation comme diélectrique dans les composants MEMS.

Les travaux réalisés visent à acquérir une meilleure compréhension des processus réactionnels afin d’optimiser le procédé de dépôt d’oxyde d’aluminium sur différents substrats (silicium, inox, TA6V, céramiques). Ces études, essentiellement académiques, concernant la maîtrise du procédé permettent d’envisager l’utilisation de ces films pour des applications variées :

  • développement de couches multifonctionnelles par procédé de dépôt multitechniques
  • introduction de films minces dans la réalisation de composants à vocation télécom

 

Composants MEMS RF réalisés par XLIM : commutateurs de type cantilever (a)
 
Composants MEMS RF réalisés par XLIM : commutateurs de type pont (b)
Composants MEMS RF réalisés par XLIM : commutateurs de type cantilever (a) et de type pont (b), utilisant les propriétés diélectriques d’une couche mince d’alumine PECVD


Activités

Nos travaux cherchent à établir des corrélations entre :
  • les conditions globales du procédé (géométrie de l’équipement, valeurs des paramètres de réglage) et les phénomènes mis en jeu dans le volume réactif grâce à l’utilisation de diagnostics plasmas
  • la nature des espèces incidentes détectées et la caractérisation des couches minces obtenues (recherche de traceur du dépôt)
  • la composition, la structure des films et leurs propriétés (état de contraintes, propriétés électriques, mécaniques, …)

 

Observation MET : film mince d’oxyde d’aluminium gamma nanocristallisé
 
Observation MET : interface amorphe entre la couche mince d’oxyde d’aluminium et le substrat silicium
Observation MET : film mince d’oxyde d’aluminium gamma nanocristallisé   Observation MET : interface amorphe entre la couche mince d’oxyde d’aluminium et le substrat silicium

 

Les films d’oxyde d’aluminium sont colonnaires, sur-stœchiométriques en oxygène et présentent un taux d’hydrogène compris entre 4 et 25 % at. stabilisant l’alumine gamma à l’échelle nanométrique. Une interphase amorphe de 5 nm d’épaisseur est détectée à l’interface substrat/dépôt.


Equipements spécifiques

  • Dispositif de dépôt basse pression par plasma micro-onde
  • Spectromètre d’émission optique
  • FTIR
  • Scratch-test
  • Nanoindenteur


Publications sélectionnées

  1. P. TRISTANT, Z. DING, Q. B. TRANG VINH, H. HIDALGO, J. L. JAUBERTEAU, J. DESMAISON, C. DONG
    Microwave plasma enhanced CVD of aluminum oxide films : OES diagnostics and influence of the RF bias
    Thin Solid Films, 390, 2001, 51-58

  2. H. HIDALGO, P. TRISTANT, A. DENOIRJEAN, J. DESMAISON
    Microwave plasma enhanced CVD of aluminum oxide films : influence of the deposition parameter on the films characteristics
    Journal de Physique IV, 11, 2001, Pr3-723/Pr3-730

  3. E. FOURN, A. POTHIER, C. CHAMPEAUX, P. TRISTANT, A. CATHERINOT, P. BLONDY, G. TANNÉ, E. RIUS, C. PERSON, F. HURET
    MEMS switchable interdigital coplanar filter
    IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques – Special Issue on MEMS devices for RF systems, 51, n°1, 2003, 320-324

  4. C. PALEGO, A. POTHIER, A. CRUNTEANU, M. CHATRAS, P. BLONDY, C. CHAMPEAUX, P. TRISTANT, A. CATHERINOT
    A 2-pole lumped element programmable filter with mems pseudo-digital capacitor banks
    IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Volume 56, Issue 3, Article number 4453834, 2008, 729-735

  5. C. CIBERT, H. HIDALGO, C. CHAMPEAUX, P. TRISTANT, C. TIXIER, J. DESMAISON, A. CATHERINOT
    Properties of aluminum oxide thin films deposited by pulsed laser deposition and plasma enhanced chemical vapor deposition
    Thin Solid Films, volume 516, Issue 6, 2008, 1290-1296

Mis à jour le 2 mars 2010

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