Démouillage de Films Solides – DEFIS

Ce projet consiste à développer une action de recherche tant expérimentale que théorique sur les mécanismes de démouillage de films ultra-minces à l’état solide. Récemment les structures silicium sur isolant (SOI) ont connu un développement rapide en raison des propriétés physiques accrues des composants réalisés sur ces substrats. Cependant les différentes étapes technologiques d’élaboration des circuits nécessitent de réaliser des gravures et des recuits thermiques susceptibles d’endommager par démouillage le film mince de Si. Le but de ce projet est de comprendre d’un point de vue expérimental, théorique et numérique la dynamique du démouillage de films ultra-minces depuis la nucléation de trous jusqu’à la croissance de nanocristaux isolés. Ce phénomène physique bien qu’observé est toujours partiellement incompris. En particulier, l’origine des sites de nucléations, la dynamique de la ligne triple (ligne de contact) ou encore la dynamique non linéaire associée à la morphogénèse globale des films en cours de démouillage restent des problèmes ouverts de fort intérêt à la fois fondamental et technologique. La dynamique du démouillage sera étudiée en combinant sur le plan expérimental les compétences technologiques d’élaboration en salle blanche du CEA-Léti et de SOITEC, et les outils de caractérisation in situ du CINaM (microscopie à électrons lents, diffraction X de surface) et ex situ du CEA-Léti (microscopie électronique en transmission, microscopie en champ proche). Sur le plan théorique/numérique une approche multi-échelles décrivant le processus depuis la nucléation par des simulations atomistiques (CINaM), jusqu’à l’agglomération complète du film à une échelle macroscopique (CEA-Léti, CINaM) en passant par des simulations Monte Carlo Cinétique à une échelle mésoscopique (LSP) permettra d’extraire les grandeurs physiques pertinentes mises en jeu lors du démouillage. La compréhension du processus de démouillage sur substrat plan sera mise à profit pour aborder l’influence d’une structuration du substrat sur la dynamique. En particulier le démouillage d’un film métallique ultra-mince sur un substrat structuré par un réseau de dislocations enterré sous-jacent sera étudié dans la perspective de piloter la nucléation et d’ordonner des nanocristaux à l’échelle nanométrique.