Réalisation d'un capteur de gaz MOX

I.11.1 Phénomène de diffusion de la chaleur : métal/isolant

La diffusion de la chaleur dans un matériau donné, à l'exemple de la silice (SiO2), est régie par l'équation différentielle suivante :

							(1.60)

Avec : (1.61)

Où D diffusivité thermique (m² s^-1)

k conductivité thermique (W m^-1 k^-1)

masse volumique (kg m^-3)

C_m chaleur spécifique (J kg^-1 k^-1)

La diffusion de la chaleur opère toujours dans des milieux tri dimensionnels, cependant quand T x t

( , ) T x t

( , )

D

les conditions expérimentales conduisent à des isothermes plans et parallèles, les flux

2

t x

thermiques sont parallèles à l'axe des x (figure I.23) alors, le problème se ramène à un traitement unidimensionnel, où on retrouve l'équation différentielle I-8 sous la forme suivante.

			(1.62)

L'équation 1.82 admet comme solution (Suivant les conditions aux limites choisies) la relation suivante :

T (0,0) = T0

T (x,0) = 0

				(1.63)

Où T0 température initiale à t = 0.

Direction du flux de

Wafer (Si polycristallin) Plaque chauffante

Direction du flux de chaleur

chaleur

Elément sensible aux gaz

Figure I.23. Diffusion du flux de chaleur à travers le substrat de silicium et les différentes couches de SiO2.

b)

a)

Figure I.24. Représente une simulation de la diffusion de la chaleur du micro four vers les
deux régions isolatrice en SiO2, a) substrat (SiO2 + Si), b) couche de protection en SiO2 [6].

II.1 Introduction

La première partie de ce chapitre (II) abordera trois principaux volets. Le premier concernera un rappel des différentes méthodes de dépôt des couches minces, pour entamer par la suite la partie technologie d'oxydation du silicium et enfin terminer par la réalisation du capteur.

II.2 Généralité sur les méthodes de dépôt de couches minces

Il existe principalement deux méthodes pour l'élaboration des couches minces, soit par des procédés physiques ou bien chimiques, comme indiqué sur la figure II.1.

		Processus chimique CVD
		Processus physique PVD

Dépôt chimique en phase vapeur (CVD) Dépôt à basse pression (LPCVD)

Dépôt assisté plasma (PECVD) L'oxydation anodique

DC Rf Magnétron

Méthodes générales
pour déposer des
couches minces.

Évaporation sous vide

Pulvérisation cathodique (sputtering) Dépôt laser pulsé (PLD)

Canon à électron

Epitaxie par jet moléculaire MBE

Figure II.1. Méthodes générales de dépôt de couches minces sous vide [18]. II.2.1 les méthodes de dépôts physiques

Généralement les couches minces métalliques ou isolantes (diélectriques ou semiconductrices) sont déposées par les procédés PVD qui souvent utilisent l'évaporation, la sublimation ou la pulvérisation par bombardement ionique, ces techniques s'effectuent dans une chambre, sous vide. On transforme la matière à déposer en phase vapeur, ces vapeurs sont ensuite condensées sur les surfaces pour aboutir finalement à des couches minces.