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Analyse et technologie des surfaces
Le gaz absorbé est le gaz qui a franchi la couche terminale du solide. Il peut
former des phases particulières de composés définis.
Le passage des diffusants à travers l’interphase est souvent un passage entre
ces 3 phases. Dans le cas des traitements thermochimiques gazeux tels que la nitruration et la carburation, ce passage, et en particulier le passage de l’état physisorbé à
l’état chimisorbé, est l’étape limitant la vitesse globale. Celle-ci peut donc être augmentée considérablement, si on court-circuite ce passage en passant par l’implantation ionique ou en prédissociant le gaz par une activation (fig. 12.2).
12.4 DIFFUSION DE LA MATIÈRE
L’étape de diffusion dans le cadre d’un traitement de surface ne diffère pas de
celui d’autres applications. Elle est traitée en détail au volumes 6 et 8 du Traité des
Matériaux. Le point de départ est la loi de Fick (éq. (10.3)), qui dans ce cas devient
(12.1)
avec c ( x , y , z , t ): concentration de la matière diffusante.
D :
constante de diffusion (m 2 /sec).
Les résultats de la section 10.2 peuvent donc être utilisés avec une simple
transcription. Les solutions analytiques sont traités au volume 6 du Traité des Matériaux. Des logiciels sont disponibles pour chercher des solutions sur des géométries
réelles. A titre d’exemple, nous allons comparer deux méthodes de dopage du silicium. Les plaquettes de silicium employées actuellement ont un diamètre de
300 mm et les profondeurs de pénétration des dopants sont de l’ordre de 0,1 µ m. On
peut donc bien utiliser l’approximation de la plaque semi-infinie.
12.4.1 Dopage à partir d’une pression constante du dopant à la surface
La pression constante correspond à une concentration constante. On peut donc
écrire
(12.2)
où p s est la pression partielle du dopant à la surface.
12.4.2 Dopage à partir d’une dose prédéposée
Cette méthode est plus courante que la précédente. On dépose par PVD (chap.
15) ou par implantation ionique (éq. (12.7)) une quantité contrôlée de dopant à la
surface, qui est soumis à un RTP (chap. 10). Dans ce cas, on a:
∂
∂t
---- -c x y z t
, , ,
(
)
D∇ 2 c x y z t
, , ,
(
)
=
c z t
,
( )
p s
kT
------ - 1 erf
z
2 Dt
------------- -
–
=
Analyse et technologie des surfaces
Le gaz absorbé est le gaz qui a franchi la couche terminale du solide. Il peut
former des phases particulières de composés définis.
Le passage des diffusants à travers l’interphase est souvent un passage entre
ces 3 phases. Dans le cas des traitements thermochimiques gazeux tels que la nitruration et la carburation, ce passage, et en particulier le passage de l’état physisorbé à
l’état chimisorbé, est l’étape limitant la vitesse globale. Celle-ci peut donc être augmentée considérablement, si on court-circuite ce passage en passant par l’implantation ionique ou en prédissociant le gaz par une activation (fig. 12.2).
12.4 DIFFUSION DE LA MATIÈRE
L’étape de diffusion dans le cadre d’un traitement de surface ne diffère pas de
celui d’autres applications. Elle est traitée en détail au volumes 6 et 8 du Traité des
Matériaux. Le point de départ est la loi de Fick (éq. (10.3)), qui dans ce cas devient
(12.1)
avec c ( x , y , z , t ): concentration de la matière diffusante.
D :
constante de diffusion (m 2 /sec).
Les résultats de la section 10.2 peuvent donc être utilisés avec une simple
transcription. Les solutions analytiques sont traités au volume 6 du Traité des Matériaux. Des logiciels sont disponibles pour chercher des solutions sur des géométries
réelles. A titre d’exemple, nous allons comparer deux méthodes de dopage du silicium. Les plaquettes de silicium employées actuellement ont un diamètre de
300 mm et les profondeurs de pénétration des dopants sont de l’ordre de 0,1 µ m. On
peut donc bien utiliser l’approximation de la plaque semi-infinie.
12.4.1 Dopage à partir d’une pression constante du dopant à la surface
La pression constante correspond à une concentration constante. On peut donc
écrire
(12.2)
où p s est la pression partielle du dopant à la surface.
12.4.2 Dopage à partir d’une dose prédéposée
Cette méthode est plus courante que la précédente. On dépose par PVD (chap.
15) ou par implantation ionique (éq. (12.7)) une quantité contrôlée de dopant à la
surface, qui est soumis à un RTP (chap. 10). Dans ce cas, on a:
∂
∂t
---- -c x y z t
, , ,
(
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D∇ 2 c x y z t
, , ,
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