3.1.  Les flux de gaz

Comme nous l’avons vu en section  2.6, on dispose en plus des paramètres température et pression, du contrôle des flux de silane et du gaz de dilution. Ceux-ci ont été fixés à respectivement 50 sccm (« standard cubic centimeters per minute ») et 400 sccm. Le flux du gaz de dilution doit remplir deux tâches : premièrement répartir le gaz réactif, afin d’augmenter l’homogénéité du dépôt sur toute la surface, et deuxièmement protéger la partie basse de la plaque chauffante, où se trouvent les connections électriques, d’un dépôt de silicium. Pour cette raison il faut un flux minimum. Il doit néanmoins rester limité, afin de ne pas trop diminuer la pression partielle de silane et évidemment d’en limiter la consommation. Le débit de silane doit donc être suffisant, ce qui est assuré avec 50 sccm pour des vitesses de dépôt allant jusqu’à 20 ^µm/_h. La relation entre le débit et la vitesse de dépôt pour un rendement chimique de 100 % est déterminée à partir des densités molaires de silicium et de silane. Si toutes les atomes de silicium dans le silane étaient déposés sur le substrat, on obtiendrait la vitesse de dépôt

(3.1)

avec la densité molaire du gaz silane _g = 43,6 ^mol/_m³, le débit D = 50 sccm, la densité molaire du silicium solide _s = 83 ^mol/_mm³ et la surface du verre S = 26 cm². Avec ces valeurs, la vitesse de dépôt serait V _d = 607 ^µm/_h. Avec les vitesses caractéristiques de notre réacteur (voir section  3.2), nous obtenons une consommation voisine de 1–2 %.

Même avec une décomposition de silane en phase gazeuse, donnant lieu au phénomène de pulvérulence, et un dépôt sur d’autres parties de la plaque chauffante, nous pouvons donc considérer, qu’une fraction négligeable du silane est consommée. Ceci nous permet d’ailleurs, de déduire approximativement la pression partielle de silane : on considère en général [38, 61], que le rapport entre les pressions partielles du gaz réactif et le gaz diluant est simplement égal au rapport des débits = ¹/₉ dans notre cas. Ceci est vrai, lorsque les conductances des différents gaz sont les mêmes. Une vérification n’est pas facile dans les conditions normales de dépôt, néanmoins nous avons effectué des mesures de conductance pour le silane et l’hélium à environ 400 ℃ : après un remplissage du réacteur avec le gaz approprié entre 800 et 900 mbar et une position de vanne de sortie caractéristique, la descente de la pression était enregistrée en fonction du temps. À cause de la puissance importante de la pompe (30 ^m3/_h) et des débits assez faibles, on peut considérer que la pression derrière la vanne est approximativement zéro. Ainsi une conductance relative C_r peut se calculer selon l’équation

(3.2)

La figure  3.1

FIG. 3.1: Conductances relatives du silane et de l’hélium en fonction de la pression et leur rapport.