SiO2 on silicon : behavior under heavy ion irradiation
SiO2 sur silicium : comportement sous irradiation avec des ions lourds
Résumé
Heavy ion irradiation was performed on a-SiO2 layers deposited on Si. Damage of the surface was studied by means of Atomic Force Microscopy. Hillocks appear for an electronic stopping power higher than 16 keV/nm. The height of the hillocks decreases with the thickness of the oxide layer. Infrared Spectroscopy studies show that the damage threshold for a-SiO2 is at an electronic stopping power of 2 keV/nm. Therefore it is probable that the origin of the hillocks comes from the silicon layer. This could be explain within the frame of thermal spike model. The theoretical thresholds are 8 keV/nm and 1.8 keV/nm for silicon and a-SiO2 respectively. Chemical etching after irradiation gives a technical possibility to create nanopits, whose size and shape can be controlled. Additionally, these structures allowed to determine the AFM tip radius.
Des couches de a-SiO2 déposées sur un substrat de Si ont été irradiées avec des ions lourds. L'endommagement en surface est étudié à l'aide de la Microscopie à Force Atomique (AFM). Pour des pertes d'énergie électronique supérieure à 16.0 keV/nm, des bosses apparaissent en surface. La hauteur de ces bosses diminue quand l'épaisseur de la couche d'oxyde augmente. Les études de Spectroscopie Infrarouge montrent que le seuil d'endommagement pour le a-SiO2 est autour de 2.0 keV/nm. Alors, il est probable que la formation de ces bosses en surface ait son origine dans le substrat de Si. Le modèle de la pointe thermique conforte l'hypothèse que la création des bosses est liée à la réponse du Si. Ce modèle indique un seuil d'endommagement de 1.8 keV/nm (a-SiO2) et 8.0 keV/nm (Si). L'attaque chimique après irradiation offre une possibilité technique de réaliser des trous nanométriques avec des dimensions et formes contrôlables. Il est aussi possible de déterminer le rayon de la pointe AFM.