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Etude Et Developpement De Procedes De Gravure Plasma Pour Lelaboration Des Grilles Metalliques Pour Les Filieres Technologiques Cmos
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Book Synopsis Etude et développement de procédés de gravure plasma pour l'élaboration des grilles métalliques pour les filières technologiques CMOS by : Anne Le Gouil
Download or read book Etude et développement de procédés de gravure plasma pour l'élaboration des grilles métalliques pour les filières technologiques CMOS written by Anne Le Gouil and published by . This book was released on 2007 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La diminution des dimensions des transistors MOS, qui permet d'augmenter leur densité sur une puce, induit des effets parasites qui perturbent fortement le fonctionnement des dispositifs. Le silicium et son oxyde jusqu'alors utilisés pour le module de grille des transistors sont remis en question au profit de nouveaux matériaux: des métaux pour la grille, et des matériaux à forte permittivité diélectrique pour le diélectrique de grille. Ce travail porte sur l'élaboration par gravure plasma d'une grille métallique polysilicium/TiN/Hf02 en vue d'une intégration pour les noeuds technologiques 45 nm et 32 nm. L'analyse des plasmas de gravure halogénés et des surfaces gravées par spectrométrie de masse, spectrométrie de photoélectrons X (XPS) et par des techniques de caractérisation morphologique (MEB, TEM, AFM) a permis de dégager les principaux mécanismes de gravure de TiN. Les stratégies de procédé de gravure de l'empilement de la grille et l'impact des procédés plasma sur l'intégrité des matériaux ont ensuite été discutés. La gravure de TiN en plasma HBr est sélective vis à vis de la couche d'arrêt Hf02 mais elle génère de la pente dans les profils gravés, alors que le plasma de C12, plus réactif, conduit à une gravure latérale de la grille et induit des phénomènes de micro masquage. Cela impose un mélange HBr/CI2 et une gravure a faible énergie de bombardement ionique pour la gravure sélective du métal. La stratégie de gravure du silicium de la grille a du être repensée car l'intégration d'une couche métallique entre le silicium et le diélectrique de la grille modifie la distribution des charges statiques à la surface de la couche d'arrêt, ce qui perturbe le contrôle dimensionnel des profils gravés. De plus la gravure de TiN doit être anisotrope et sélective vis-à-vis de Hf02 tout en respectant l'intégrité de la partie supérieure de la grille en silicium. Ce travail montre que pour éviter la formation d'une encoche latérale à l'interface silicium/métal pendant la gravure du TiN il est nécessaire de contrôler à la fois les couches de passivation qui protègent les flancs du silicium et la composition chimique des dépôts qui recouvrent les parois du réacteur (car cette dernière influence les taux de recombinaison et donc les densités des atomes de CI et de Br dans le plasma). Il est donc important de contrôler les étapes de conditionnement et de nettoyage des réacteurs de gravure.
Book Synopsis Etude et développement de procédés de gravure plasma pour l'élaboration des grilles métalliques pour les filières technologiques CMOS by : Anne Le Gouil
Download or read book Etude et développement de procédés de gravure plasma pour l'élaboration des grilles métalliques pour les filières technologiques CMOS written by Anne Le Gouil and published by . This book was released on 2006 with total page 188 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La diminution des dimensions des transistors MOS, qui permet d'augmenter leur densité sur une puce, induit des effets parasites qui perturbent fortement le fonctionnement des dispositifs. Le silicium et son oxyde jusqu'alors utilisés pour le module de grille des transistors sont remis en question au profit de nouveaux matériaux: des métaux pour la grille, et des matériaux à forte permittivité diélectrique pour le diélectrique de grille. Ce travail porte sur l'élaboration par gravure plasma d'une grille métallique polysilicium/TiN/Hf02 en vue d'une intégration pour les noeuds technologiques 45 nm et 32 nm. L'analyse des plasmas de gravure halogénés et des surfaces gravées par spectrométrie de masse, spectrométrie de photoélectrons X (XPS) et par des techniques de caractérisation morphologique (MEB, TEM, AFM) a permis de dégager les principaux mécanismes de gravure de TiN. Les stratégies de procédé de gravure de l'empilement de la grille et l'impact des procédés plasma sur l'intégrité des matériaux ont ensuite été discutés. La gravure de TiN en plasma HBr est sélective vis à vis de la couche d'arrêt Hf02 mais elle génère de la pente dans les profils gravés, alors que le plasma de C12, plus réactif, conduit à une gravure latérale de la grille et induit des phénomènes de micro masquage. Cela impose un mélange HBr/CI2 et une gravure a faible énergie de bombardement ionique pour la gravure sélective du métal. La stratégie de gravure du silicium de la grille a du être repensée car l'intégration d'une couche métallique entre le silicium et le diélectrique de la grille modifie la distribution des charges statiques à la surface de la couche d'arrêt, ce qui perturbe le contrôle dimensionnel des profils gravés. De plus la gravure de TiN doit être anisotrope et sélective vis-à-vis de Hf02 tout en respectant l'intégrité de la partie supérieure de la grille en silicium. Ce travail montre que pour éviter la formation d'une encoche latérale à l'interface silicium/métal pendant la gravure du TiN il est nécessaire de contrôler à la fois les couches de passivation qui protègent les flancs du silicium et la composition chimique des dépôts qui recouvrent les parois du réacteur (car cette dernière influence les taux de recombinaison et donc les densités des atomes de CI et de Br dans le plasma). Il est donc important de contrôler les étapes de conditionnement et de nettoyage des réacteurs de gravure.
Book Synopsis Etude et développement de procédés de gravure plasma pour l'élaboration de grilles silicium de dispositifs CMOS sub-20 nm by : Johann Foucher
Download or read book Etude et développement de procédés de gravure plasma pour l'élaboration de grilles silicium de dispositifs CMOS sub-20 nm written by Johann Foucher and published by . This book was released on 2003 with total page 123 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt:
Book Synopsis Etude et développement de procédés de gravure plasma de HfO2 pour l'élaboration de transistors CMOS sub-45nm by : Elodie Sungauer
Download or read book Etude et développement de procédés de gravure plasma de HfO2 pour l'élaboration de transistors CMOS sub-45nm written by Elodie Sungauer and published by . This book was released on 2009 with total page 180 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La miniaturisation des dispositifs CMOS impose d'introduire de nouveaux matériaux dans l'empilement de grille des transistors. Ainsi, l'empilement classique poly-silicium/SiO2 est remplacé par un empilement poly- silicium/métal/matériau à haute permittivité diélectrique. L'introduction de ces nouveaux matériaux nécessite le développement de nouveaux procédés de gravure plasma. L'objectif de ce travail est de proposer un procédé de gravure plasma capable de graver une fine couche de diélectrique (HfO2 dans notre cas) sélectivement par rapport au substrat de silicium sous-jacent. Cette étude montre que les plasmas à base de BCl3 sont très prometteurs dans ce domaine. En effet, les mécanismes de gravure en BCl3 reposent sur une compétition entre gravure et formation d'un dépôt de BCl sur la surface. La transition d'un régime à l'autre est contrôlée par l'énergie des ions du plasma. Comme le seuil de gravure en énergie est plus faible pour HfO2 que pour les substrats contenant du Si, il est possible d'obtenir une sélectivité de gravure infinie en ajustant l'énergie des ions judicieusement. De plus ce travail souligne le rôle important du conditionnement des parois du réacteur de gravure dans les mécanismes mis en jeu en plasma de BCl3. Enfin, des procédés de gravure répondant aux problèmes de sélectivité et d'anisotropie de gravure sont proposés pour graver la fine couche de HfO2 de grille.
Book Synopsis Etude et développement de procédés de gravure plasma de HfO2 pour l'élaboration de transistors CMOS sub-45nm by : Elodie Sungauer
Download or read book Etude et développement de procédés de gravure plasma de HfO2 pour l'élaboration de transistors CMOS sub-45nm written by Elodie Sungauer and published by . This book was released on 2009 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La miniaturisation des dispositifs CMOS impose d'introduire de nouveaux matériaux dans l'empilement de grille des transistors. Ainsi, l'empilement classique poly-silicium/SiO2 est remplacé par un empilement poly- silicium/métal/matériau à haute permittivité diélectrique. L'introduction de ces nouveaux matériaux nécessite le développement de nouveaux procédés de gravure plasma. L'objectif de ce travail est de proposer un procédé de gravure plasma capable de graver une fine couche de diélectrique (HfO2 dans notre cas) sélectivement par rapport au substrat de silicium sous-jacent. Cette étude montre que les plasmas à base de BCl3 sont très prometteurs dans ce domaine. En effet, les mécanismes de gravure en BCl3 reposent sur une compétition entre gravure et formation d'un dépôt de BCl sur la surface. La transition d'un régime à l'autre est contrôlée par l'énergie des ions du plasma. Comme le seuil de gravure en énergie est plus faible pour HfO2 que pour les substrats contenant du Si, il est possible d'obtenir une sélectivité de gravure infinie en ajustant l'énergie des ions judicieusement. De plus ce travail souligne le rôle important du conditionnement des parois du réacteur de gravure dans les mécanismes mis en jeu en plasma de BCl3. Enfin, des procédés de gravure répondant aux problèmes de sélectivité et d'anisotropie de gravure sont proposés pour graver la fine couche de HfO2 de grille.
Book Synopsis Développement de procédés de gravure de grille métallique W, WN pour les noeuds technologiques sub-45 nm by : Thomas Morel
Download or read book Développement de procédés de gravure de grille métallique W, WN pour les noeuds technologiques sub-45 nm written by Thomas Morel and published by . This book was released on 2009 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Avec la miniaturisation des composants CMOS, l'utilisation du polysilicium comme matériau de grille est aujourd'hui remise en cause. L'insertion d'une couche métallique entre le diélectrique de grille et le polysilicium est alors indispensable mais nécessite le développement de nouveaux procédés de gravure plasma. L'objectif de ce travail est de proposer un procédé de gravure plasma pour la gravure des métaux W et WN dans un empilement polysilicium/TiN/W(WN)/high-k (matériau à haute permittivité diélectrique). La première étape a donc consisté à caractériser les matériaux de départ en distinguant la caractérisation avant et après intégration dans l'empilement de grille. Les différences révélées à travers cette première étude ont imposé deux stratégies de gravure différentes. Nous proposons une solution en gravant le WN en Cl2/O2 et le W en Cl2/O2/NF3. Cette solution permet une gravure verticale du métal sans dégrader l'intégralité de la grille et le diélectrique sous-jacent. Le deuxième volet de ce travail a consisté à comprendre de manière approfondie les mécanismes de gravure du W et du WN dans les chimies à base de Cl2/O2. Les aspects étudiés sont les interactions plasma/surface, la composition des plasmas de type Cl2/O2, les couches de passivation qui se forment sur les flancs des motifs gravés et l'état de surface des parois du réacteur.
Book Synopsis Développement de procédés de gravure de grille métallique W, WN pour les noeuds technologiques sub-45 nm by : Thomas Morel
Download or read book Développement de procédés de gravure de grille métallique W, WN pour les noeuds technologiques sub-45 nm written by Thomas Morel and published by . This book was released on 2009 with total page 178 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Avec la miniaturisation des composants CMOS, l'utilisation du polysilicium comme matériau de grille est aujourd'hui remise en cause. L'insertion d'une couche métallique entre le diélectrique de grille et le polysilicium est alors indispensable mais nécessite le développement de nouveaux procédés de gravure plasma. L'objectif de ce travail est de proposer un procédé de gravure plasma pour la gravure des métaux W et WN dans un empilement polysilicium/TiN/W(WN)/high-k (matériau à haute permittivité diélectrique). La première étape a donc consisté à caractériser les matériaux de départ en distinguant la caractérisation avant et après intégration dans l'empilement de grille. Les différences révélées à travers cette première étude ont imposé deux stratégies de gravure différentes. Nous proposons une solution en gravant le WN en Cl2/O2 et le W en Cl2/O2/NF3. Cette solution permet une gravure verticale du métal sans dégrader l'intégralité de la grille et le diélectrique sous-jacent. Le deuxième volet de ce travail a consisté à comprendre de manière approfondie les mécanismes de gravure du W et du WN dans les chimies à base de Cl2/O2. Les aspects étudiés sont les interactions plasma/surface, la composition des plasmas de type Cl2/O2, les couches de passivation qui se forment sur les flancs des motifs gravés et l'état de surface des parois du réacteur.
Book Synopsis Etude des mécanismes de gravure des grilles polysilicium en plasma haute densité pour les technologies CMOS submicroniques by : Christophe Vérove
Download or read book Etude des mécanismes de gravure des grilles polysilicium en plasma haute densité pour les technologies CMOS submicroniques written by Christophe Vérove and published by . This book was released on 1998 with total page 216 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail porte sur l'étude de la gravure des grilles en polysilicium de structures MOS largement submicroniques dans les plasmas réactifs haute densité. Dans une première partie sont étudiés les mécanismes de gravure du polysilicium par des plasmas de HBr et Cl2, générés dans un réacteur Helicon. Nous montrons que le modèle de gravure de Mayer et Barker (1982) relie de façon tout-à fait satisfaisante les flux d'ions et de neutres à la vitesse de gravure, dans une large gamme de pression et de densité ionique, et les résultats expérimentaux mettent clairement en évidence la synergie ion/neutre dans la cinétique de gravure. Ensuite, nous proposons une étude des mécanismes à l'origine de la forte sélectivité vis-à-vis de l'oxyde mince d'arrêt (6.0 nm), en même temps que de l'excellente anisotropie de gravure, du fait de l'addition de faibles quantités d'02 dans le plasma. Cette étude débouche sur la mise au point d'un procédé de gravure de grille polysilicium pour la technologie CMOS 0,25 μm en plasma HBr/Cl2/O2. Dans une seconde partie, l'accent est mis sur l'évaluation des défauts électriques introduits par les procédés de gravure grille dans des structures MOS. En particulier, il est montré que la contamination métallique générée par certains réacteurs de gravure dans l'oxyde d'arrêt provoque la dégradation de la durée de vie des porteurs minoritaires du silicium sous-jacent, et qu'une charge d'oxyde positive est créée en bord de grille par le bombardement ionique. L'analyse de la dégradation de l'oxyde de grille par effet d'antenne ("charging") indique un net avantage pour le réacteur Helicon, que nous attribuons (1) à la faible pression de travail et (2) à la faible température électronique au niveau de la plaque, et qui rend les plasmas haute densité de type Helicon attractifs pour l'élaboration des technologies largement submicroniques
Book Synopsis MISE AU POINT ET CARACTERISATION DE PROCEDES PLASMA INTERVENANT LORS DE L'ELABORATION DES INTERCONNEXIONS POUR LES FILIERES CMOS by : PASCAL.. CZYPRYNSKI
Download or read book MISE AU POINT ET CARACTERISATION DE PROCEDES PLASMA INTERVENANT LORS DE L'ELABORATION DES INTERCONNEXIONS POUR LES FILIERES CMOS written by PASCAL.. CZYPRYNSKI and published by . This book was released on 1999 with total page 165 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: CETTE ETUDE VISE A UNE MEILLEURE COMPREHENSION DES MECANISMES DE GRAVURE PAR PLASMA DES MATERIAUX POUR REALISER LES INTERCONNEXIONS EN MICROELECTRONIQUE SILICIUM (AL ET SIO 2). LES PRINCIPALES TECHNIQUES DE CARACTERISATION EMPLOYEES SONT LA SPECTROSCOPIE DE PHOTO-ELECTRONS X (XPS) IN-SITU ET L'ANALYSE PAR FLUORESCENCE X (WDXRF) PERMETTANT DE REALISER DES ANALYSES DE SURFACE. L'EMISSION OPTIQUE A ETE UTILISE POUR CARACTERISER LA PHASE GAZEUSE DU PLASMA. DANS LE CAS DE LA GRAVURE DE LIGNES D'ALUMINIUM EN PLASMA CL 2/BCL 3, L'ANALYSE PAR XPS MONTRE QUE L'ANISOTROPIE DE GRAVURE EST OBTENUE GRACE A LA FORMATION D'UNE COUCHE DE PASSIVATION CONSTITUEE DE CARBONE DE LA RESINE REDEPOSEE SUR LES FLANCS DES MOTIFS. LE CHLORE RESIDUEL PRESENT DANS LE FILM DE PASSIVATION EST QUANTIFIE PAR XPS ET WDXRF APRES TRAITEMENTS ANTICORROSION. CES TECHNIQUES PERMETTENT DE QUANTIFIER ET DE LOCALISER LE CHLORE RESIDUEL SUR LES LIGNES APRES TRAITEMENTS ANTICORROSION. PARALLELEMENT A CES ETUDES, UN PROCEDE DE GRAVURE PERMETTANT DE REDUIRE LA CONSOMMATION RESINE A ETE DEVELOPPE. L'ACTINOMETRIE ET LES MESURES DE SONDE ELECTROSTATIQUE ONT PERMIS DE CARACTERISER LA PHASE GAZEUSE DU PLASMA FONCTIONNANT DANS UN REGIME BASSE DENSITE ET, UN MODELE BASE SUR CES MESURES EST PRESENTE EXPLIQUANT LA DIMINUTION DE LA CONSOMMATION RESINE. LA DEUXIEME PARTIE DE CE TRAVAIL PRESENTE LES RESULTATS DES ANALYSES XPS REALISEES DANS DES TROUS DE CONTACT A FORT FACTEUR D'ASPECT GRAVES DANS DEUX SOURCES INDUSTRIELLES. CETTE ETUDE PERMET DE CARACTERISER LES POLYMERES FLUOROCARBONES DEPOSES AU FOND DES MOTIFS EN FONCTION DU FACTEUR D'ASPECT. L'ANALYSE TOPOGRAPHIQUE CHIMIQUE PAR XPS PERMET D'ANALYSER LA COMPOSITION ET L'EPAISSEUR DU FILM FLUOROCARBONE EN FONCTION DES PLASMAS DE GRAVURE. A L'ISSU DE CES ANALYSES, UN MODELE BASE SUR L'INFLUENCE DES EFFETS DE CHARGE LOCAUX EST PRESENTE PERMETTANT D'EXPLIQUER LES MECANISMES DE GRAVURE DE L'OXYDE DANS LES DIVERSES SOURCES PLASMA UTILISEES DANS CETTE ETUDE.
Book Synopsis Miniaturisation des grilles de transistors by : Mélissa Brihoum
Download or read book Miniaturisation des grilles de transistors written by Mélissa Brihoum and published by . This book was released on 2013 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'industrie de la microélectronique s'appuie sur l'évolution constante de la miniaturisation des transistors. D'ici 2016, cette industrie atteindra le nœud technologique 16 nm dans lequel il faudra être capable de graver des structures de dimensions nanométrique ayant de très forts facteurs d'aspect. Cependant, les procédés de gravure actuels montrent de sérieuses limitations en termes de contrôle des profils et des dimensions critiques lorsqu'il faut graver de telles structures. Les problèmes rencontrés sont liés d'une part à des limitations intrinsèques des procédés plasmas et d'autre part à l'apparition de nouveaux phénomènes lorsque la dimension des structures à graver devient nanométrique. Dans le cadre de cette thèse, un nouveau mode de fonctionnement des sources à plasma est étudié pour développer des procédés de gravure adaptés aux prochaines générations de circuits intégrés : les plasmas modulés en impulsions courtes. Les premiers travaux réalisés s'appuient sur de puissantes techniques d'analyses du plasma (spectroscopie d'absorption VUV, sonde de flux ionique, analyseur électrostatique) dans le but de mettre en évidence l'impact des paramètres de la modulation en impulsion du plasma sur ses caractéristiques physicochimiques (flux et énergie des radicaux et des ions). Ces diagnostics ont tout d'abord permis de définir très clairement les conséquences de la modulation en impulsion du plasma sur les flux de radicaux réactifs qui bombardent le substrat : le rapport de cycle est LE paramètre clé pour contrôler la chimie du plasma car il permet de contrôler le taux de fragmentation du gaz par impact électronique. Dans un second temps, nous avons également démontré que dans les plasmas électronégatifs et pour une puissance RF de polarisation donnée, l'énergie des ions augmente lorsque le rapport de cycle diminue. Fort de ces connaissances fondamentales sur les plasmas, des analyses des surfaces (XPS, MEB, Raman...) ont permis de comprendre les mécanismes mis en jeux lors de l'interaction plasma- surface. Ainsi, il a été possible de développer des procédés de gravure pulsés pour plusieurs étapes de la grille de transistor (prétraitement HBr, gravure du Si-ARC, gravure du pSi). Les prétraitements HBr sont incontournables pour réduire la rugosité de bord de ligne de transistor. Lors de cette étape, une couche riche en carbone limite l'effet bénéfique des UV du plasma sur la diminution de la rugosité. Grâce à l'utilisation des plasmas pulsés, l'origine de cette couche a été mise en évidence : elle résulte du dépôt sur les motifs d'espèces carbonées non volatiles issues de la photolyse de la résine qui sont relâchées dans le plasma. Dans ce système bicouche, les contraintes de la couche carbonée dure vont se relaxer dans le volume mou de la résine par phénomène de « buckling » qui se traduit par une hausse de la rugosité de bord de ligne. Nous avons montré que cela peut être évité en minimisant l'épaisseur de cette couche, ce qui peut être obtenu notamment en pulsant le plasma. La gravure de la couche anti-réflective Si-ARC qui sert de masque dur et celle de la grille en poly Silicium reposent sur l'utilisation de plasmas fluorocarbonés. Mais dans ce type de plasma, la production de précurseurs pour la polymérisation est diminuée quand le plasma est pulsé, conduisant à une perte de sélectivité et d'anisotropie. Les plasmas synchronisés pulsés ne sont donc pas de bons candidats pour les étapes de gravure considérées. Pour pallier à ce problème, un autre mode de polarisation a été étudié : les plasmas pour lesquels seule la puissance de polarisation est pulsée. Dans le cas de la gravure du Si-ARC, il est possible d'obtenir des profils très anisotropes avec une sélectivité vis-à-vis de la résine nettement améliorée. Pour la gravure du Silicium, les effets d'ARDE ont pu être diminués tout en améliorant la sélectivité. Ces résultats sont très encourageants.
Book Synopsis Développement de procédés de gravure plasma sans dommages pour l'intégration de l'InGaAs comme canal tridimensionnel de transistor nMOS non-planaire by : Maxime Bizouerne
Download or read book Développement de procédés de gravure plasma sans dommages pour l'intégration de l'InGaAs comme canal tridimensionnel de transistor nMOS non-planaire written by Maxime Bizouerne and published by . This book was released on 2018 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'augmentation des performances des dispositifs de la microélectronique repose encore pour une dizaine d'années sur une miniaturisation des circuits intégrés. Cette miniaturisation s'accompagne inévitablement d'une complexification des architectures et des empilements de matériaux utilisés. Au début de cette thèse, une des voies envisagées pour poursuivre la miniaturisation était de remplacer, dans une architecture finFET, le canal en silicium par un semi-conducteur à plus forte mobilité électronique, tel que l'In0,53Ga0,47As pour les transistors nMOS. Une étape essentielle à maitriser dans la fabrication des transistors finFET à base d'InGaAs est celle de la gravure plasma qui permet d'élaborer l'architecture du canal. En effet, pour assurer un fonctionnement optimal du transitor, il est primordial que les procédés de gravure ne génèrent pas de défauts sur les flancs du canal tels que la création de rugosité ou une perte de stœchiométrie. L'objectif principal de cette thèse est ainsi de réaliser la structuration du canal 3D d'InGaAs par gravure plasma en générant un minimum de défaut sur les flancs. Pour cela, nous avons évalué trois stratégies de gravure. Des premières études ont visé le développement de procédés de gravure en plasmas halogénés à température ambiante (55°C). De tels procédés conduisent à des profils pentus et rugueux du fait de redépôts InClx peu volatils sur les flancs des motifs. Dans un second temps, des procédés de gravure en plasma Cl2/CH4 à haute température (200°C) ont été étudiés et développés. Des motifs anisotropes et moins rugueux ont pu être obtenus, grâce à la volatilité des produits InClx et à la présence d'une passivation des flancs de type SiOx. Enfin, un concept de gravure par couche atomique, qui consiste à alterner deux étapes de procédé au caractère autolimité, a été étudié. Une première étape d'implantation en plasma He/O2 qui permet une modification de l'InGaAs sur une épaisseur définie suivie d'une étape de retrait humide en HF. Pour ces trois stratégies de gravure, une méthodologie permettant de caractériser de manière systématique les défauts engendrés sur les flancs a été mise en place. La spectroscopie Auger a permis d'accéder à la stœchiométrie des flancs tandis que la rugosité a été mesurée par AFM. Les résultats issus de la caractérisation des flancs des motifs gravés ont alors montré la nécessité de mettre en œuvre des procédés de restauration de surface. Un procédé combinant une étape d'oxydation par plasma de la surface d'InGaAs suivi d'un retrait par voie humide de la couche oxydée a ainsi été proposé. Ce traitement permet effectivement de diminuer la rugosité des flancs des motifs mais a accentué un enrichissement en arsenic déjà présent après les procédés de gravure.
Book Synopsis Développement et caractérisation de procédés de gravure plasma de T.S.V (Through Silicon Via) pour l'intégration tridimensionnelle de circuits intégrés by : Sébastien Avertin
Download or read book Développement et caractérisation de procédés de gravure plasma de T.S.V (Through Silicon Via) pour l'intégration tridimensionnelle de circuits intégrés written by Sébastien Avertin and published by . This book was released on 2012 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les dictats de la course à la miniaturisation et à l'accroissement des performances suivit par les industriels de la microélectronique, se heurte aujourd'hui aux limites physiques, technologiques et économiques. Une alternative innovante pour dépasser ces inconvénients, réside en l'intégration tridimensionnelle de circuits intégrés. Cette technologie consiste à empiler verticalement différents niveaux de circuits aux fonctionnalités diverses. Elle ouvre la voie à des systèmes multifonctions ou hétérogènes, aux performances électriques bien meilleures que les circuits bidimensionnels existants. L'empilement de ces puces est réalisable par l'intermédiaire de vias traversant nommés « Though Silicon Via » (« TSV »), qui sont obtenus par la succession de différentes étapes technologiques, dont une d'entre elles consiste à réaliser par gravure plasma, des microcavités profondes à travers le silicium. Actuellement deux procédés de gravure plasma sont principalement utilisés pour la conception de « TSV », le procédé Bosch et le procédé cryogénique, avec dans les deux cas des avantages et des inconvénients différents. L'objet de cette thèse s'inscrit dans le développement d'un procédé de gravure plasma innovant et alternatif à ceux actuellement utilisés, afin de limiter leurs inconvénients (rugosité de flancs, manque de contrôle des profils, basse température...). Dans cette logique deux procédés de gravure profonde ont été envisagés, exploitant les chimies de gravure SF6/O2/HBr et SF6/O2/HBr/SiF4. L'ensemble de l'étude vise à une meilleure compréhension des mécanismes de gravure et de passivation des cavités à fort facteur de forme grâce en particulier à l'exploitation des techniques d'analyse de surface par XPS.
Book Synopsis Etude et caractérisation avancées des procédés plasma pour les technologies sub-0.1 um by : David Fuard
Download or read book Etude et caractérisation avancées des procédés plasma pour les technologies sub-0.1 um written by David Fuard and published by . This book was released on 2003 with total page 211 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'accroissement des densités d'intégration dans les circuits intégrés nécessite l'utilisation d'isolants (appelés ±low-Kα) à plus faible constante diélectrique (er) que celle de l'oxyde de silicium (er = 4.4). Dans ce cadre, la gravure plasma d'un nouveau polymère hydrocarboné, le SiLK (er = 2.65), a été étudiée : Le problème technologique majeur rencontré avec ces nouveaux matériaux demeure leur très faible seuil de gravure ionique réactive, qui conduit inévitablement à une forte déformation des profils de gravure (±bowα). Un moyen d'obtenir une gravure anisotrope est de déposer une couche de passivation sur les flancs des motifs gravés au cours du procédé plasma. Dans le cas du SiLK, il a été démontré qu'il existe une très forte corrélation entre : la formation et la présence de résidus de gravure peu volatils dans la phase gazeuse du plasma, l'obtention de profils de gravure plus anisotropes, et la détection d'une couche SiLK graphitée (matériau carboné amorphe pauvre en hydrogène) à la fois sur les flancs, les sommets et au fond des structures gravées. D'autres sources de carbone, comme la présence d'un masque résine ou l'ajout de méthane au mélange gazeux, peuvent être utilisées pour améliorer l'anisotropie de gravure. Ce travail a aussi permis de développer une technique d'analyse topographique chimique avec une orientation du substrat (par rapport aux angles d'irradiation X et de collection des photo-électrons) adaptée à l'analyse de structures totalement isolantes. Par la suite, une recherche de l'origine de la déflexion des ions sur les flancs (responsable de la déformation des profils de gravure au cours du procédé plasma) a été menée parmi les trois phénomènes connus potentiellement responsables du ± bow α : i.e. la réflexion des ions sur la facette du masque, la température transverse des ions ou la présence de charges électrostatiques dans les structures en cours de gravure.
Book Synopsis Analyse des différentes stratégies de procédés de gravure de grille métal - high k pour les nœuds technologiques 45 nm et 32 nm by : Olivier Luere
Download or read book Analyse des différentes stratégies de procédés de gravure de grille métal - high k pour les nœuds technologiques 45 nm et 32 nm written by Olivier Luere and published by . This book was released on 2009 with total page 177 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Avec la miniaturisation des composants et l'ajout de nouveaux matériaux de grille, notamment les métaux et les oxydes high-k, il est de plus en plus difficile de développer des procédés de gravure plasma permettant de maintenir un bon contrôle dimensionnel. L'objectif de ce travail de thèse est de déterminer une stratégie de gravure qui permette de graver un empilement polysilicium/TiN/Mo/HfO2 tout en satisfaisant les exigences dimensionnelles des nœuds technologiques 45 nm et 32 nm. Dans une première partie nous avons étudié la gravure du polysilicium par des plasmas de SF6/CH2F2(CHF3)/Ar et avons comparé les résultats à ceux obtenus avec des plasmas de HBr/Cl2/O2. Nous avons acquis une connaissance fine des mécanismes de gravure mis en jeu, notamment les mécanismes de passivation. Nous avons ainsi pu développer un procédé de gravure anisotrope et montrer que les plasmas fluorocarbonés présentent plusieurs avantages pour le contrôle dimensionnel. Dans une deuxième partie nous avons étudié la gravure du nitrure de titane et du molybdène en veillant à ne pas endommager les éléments de la grille déjà gravés ni la couche d'oxyde high-k sous jacente. Suite à ces études, deux stratégies de gravure se sont imposées : le TiN doit être gravé avec un plasma de HBr/Cl2 tandis que le Mo doit être gravé avec un plasma de HBr/Cl2/O2. Enfin, dans une troisième partie, nous avons étudié les problèmes liés à la rugosité de bord de ligne dans un empilement résine 193nm/carbone amorphe/polysilicium. Nous avons montré que la rugosité présente initialement dans le motif de résine se transférait dans le motif de polysilicium final et que les étapes de gravure du masque dur et du polysilicium avaient une influence faible. Nous avons également examiné l'influence sur la rugosité de deux procédés plasmas appliqués à la résine : le procédé de « resist trimming » et le procédé de « cure ».
Book Synopsis DEVELOPPEMENT ET CARACTERISATION DES PROCEDES DE GRAVURE DE LA GRILLE EN POLYSILICIUM DANS UNE SOURCE PLASMA HAUTE DENSITE by : FERDINAND.. BELL
Download or read book DEVELOPPEMENT ET CARACTERISATION DES PROCEDES DE GRAVURE DE LA GRILLE EN POLYSILICIUM DANS UNE SOURCE PLASMA HAUTE DENSITE written by FERDINAND.. BELL and published by . This book was released on 1996 with total page 140 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: CE TRAVAIL MONTRE QUE L'UTILISATION D'UN MASQUE DUR D'OXYDE PLUTOT QU'UN MASQUE ORGANIQUE EN RESINE AUGMENTE CONSIDERABLEMENT LA ROBUSTESSE DES PROCEDES DE GRAVURE DE LA GRILLE EN POLYSILICIUM ET PERMET LA GRAVURE DE LA GRILLE SUR DES OXYDES MINCES DE 45 A SANS CREATION DE DEFAUTS STRUCTURAUX DANS LES ZONES ACTIVES. LA GENERATION DE DEFAUTS STRUCTURAUX OBSERVES DANS LE SILICIUM MASSIF DU SUBSTRAT SOUS L'OXYDE DE GRILLE EST ATTRIBUEE AU TRENCHING INDUIT EN BORD DE GRILLE PAR LE PAS DE GRAVURE PRINCIPAL DU PLASMA ET TRANSFERE DANS L'OXYDE DE GRILLE PENDANT LA TRANSITION ENTRE L'ETAPE DE GRAVURE PRINCIPAL ET L'ETAPE DE SURGRAVURE. LE MASQUE OXYDE PERMET D'ELIMINER LA SOURCE DE CARBONE QU'EST LA RESINE DU MASQUE ORGANIQUE QUI DIMINUE LA SELECTIVITE POLYSILICIUM/OXYDE DE GRILLE PAR UN FACTEUR 3 A 4 DANS UNE ZONE OUVERTE. LE MASQUE DUR D'OXYDE PERMET DONC DE DIMINUER LA VITESSE DE TRANSFERT DU TRENCHING DANS L'OXYDE DE GRILLE PAR UN FACTEUR TROIS A QUATRE, D'OU L'AMELIORATION DE LA ROBUSTESSE DU PROCEDE. CETTE ETUDE A EGALEMENT PERMIS DE MONTRER QUE LE NETTOYAGE ET CONDITIONNEMENT DE LA CHAMBRE AVANT GRAVURE PERMET D'ELIMINER TOUTE CONTAMINATION EN CARBONE DANS LA CHAMBRE ET DONC DE GARDER LE BENEFICE DU MASQUE DUR. UNE PART IMPORTANTE DE CETTE ETUDE A ETE CONSACREE A L'ETUDE DE LA GRAVURE DU POLYSILICIUM MASQUE PAR DE LA RESINE EN UTILISANT DES CHIMIES CL#2/HE ET HBR/CL#2/O#2. UNE METHODE ORIGINALE A ETE DEVELOPPEE QUI PERMET DE MESURER PAR XPS L'EPAISSEUR D'OXYDE DE GRILLE DANS DES STRUCTURES REELLES OU LES TECHNIQUES CLASSIQUES SONT INOPERANTES. UNE CORRELATION EST CLAIREMENT ETABLIE ENTRE LA CONSOMMATION D'OXYDE DE GRILLE ET LA CONCENTRATION DE CARBONE SUR L'OXYDE DE GRILLE MESUREE PAR XPS. L'ANALYSE DE LA COMPOSITION DES POLYMERES FORMES SUR LES FLANCS DU POLYSILICIUM ET DU MASQUE OXYDE OU RESINE PENDANT LA GRAVURE DE LA GRILLE AVEC UNE CHIMIE POLYMERISANTE HBR/CL#2/O#2 A EGALEMENT ETE ENTREPRISE PAR XPS. AVEC UN MASQUE EN RESINE, CES ANALYSES MONTRENT QUE LE POLYMERE FORME SUR LES FLANCS DES MOTIFS EST UN OXYDE DONT LA COMPOSITION EST IDENTIQUE SUR LES FLANCS DU POLYSILICIUM ET DE LA RESINE. LA FAIBLE CONCENTRATION DE CARBONE MESURE DANS LE POLYMERE MONTRE QUE CONTRAIREMENT AUX IDEES GENERALEMENT ADMISES, LA PULVERISATION DE LA RESINE DU MASQUE N'INTERVIENT PAS DANS LA FORMATION DU POLYMERE. SA COMPOSITION SUGGERE QU'IL EST FORME A PARTIR DES PRODUITS DE REACTION DE LA GRAVURE DU POLYSILICIUM, CE QUI PERMET DE PREVOIR QUE SON EPAISSEUR DECROIT GRADUELLEMENT LE LONG DU FLANC DU POLYSILICIUM. LE MECANISME PROPOSE PERMET EGALEMENT D'EXPLIQUER LE NOTCHING, DEFAUT D'ANISOTROPIE QUI APPARAIT AU BAS DE LA GRILLE OU LE POLYMERE EST LE PLUS MINCE. UN POLYMERE DE MEME NATURE ET D'EPAISSEUR COMPARABLE EST EGALEMENT OBSERVE SUR LES FLANCS DE LA GRILLE AVEC UN MASQUE DUR D'OXYDE, CE QUI MONTRE QU'IL EST EGALEMENT FORME A PARTIR DES PRODUITS DE GRAVURE DU POLYSILICIUM ET CONFIRME QUE LE MASQUE N'INTERVIENT PAS DANS LA FORMATION DU POLYMERE
Book Synopsis Gravure en plasmas denses fluorés de verres de silice pour l'élaboration de dispositifs microfluidiques by : Ludovic Lallement
Download or read book Gravure en plasmas denses fluorés de verres de silice pour l'élaboration de dispositifs microfluidiques written by Ludovic Lallement and published by . This book was released on 2009 with total page 372 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le but de ce travail est de caractériser en détail les plasmas fluorés de CHF3/Ar, CF4/Ar et SF6/Ar et plus particulièrement ce dernier ainsi que leur interaction avec les verres de silice pendant un procédé de gravure destiné à la réalisation de dispositifs microfluidiques. Nous avons tout d’abord étudié les propriétés électriques et la cinétique du plasma en adoptant une démarche alliant l’expérience et la modélisation. C’est ainsi que des analyses du plasma par spectrométrie de masse, sondes de Langmuir, spectroscopie d’émission optique ont été effectuées. En parallèle à cette étude expérimentale, nous avons développé un modèle cinétique global permettant de quantifier les densités d’espèces ainsi que la température électronique en fonction des conditions de la décharge SF6/Ar. Les résultats fournis par le modèle ont pu être validés en les comparant à ceux obtenus expérimentalement. Ensuite des mesures de vitesse de gravure, de rugosité et d’analyse de surface (XPS, AFM, MEB) ont été menées après gravure en plasma de SF6/Ar et CHF3/Ar. Nous montrons qu’une pression de travail faible (5mTorr) et une forte dilution dans l’argon (50 à 90%) permet d’améliorer considérablement la gravure en augmentant la vitesse d’attaque des verres de silice contenant le plus d’oxydes métalliques et en diminuant la rugosité de surface. Enfin la modélisation multi-échelle de l’interaction plasma-surface montre que la vitesse de gravure dépend du pourcentage de métaux contenu dans les verres ainsi que du taux de pulvérisation des sites métalliques. Par ailleurs la rugosité semble être due au redépôt d’espèces métalliques à la surface du verre
Book Synopsis Développement d'une nouvelle technique d'analyse pour les nanosctructures gravées par plasmas by : Matthieu Serege
Download or read book Développement d'une nouvelle technique d'analyse pour les nanosctructures gravées par plasmas written by Matthieu Serege and published by . This book was released on 2017 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Avec la diminution perpétuelle des dimensions des circuits intégrés, la gravure de dispositifs à l'échelle nanométrique constitue un véritable défi pour les procédés plasma qui montrent des limites dans le cas d'empilement de couches minces notamment. L'anisotropie de gravure réside sur la formation de couches de passivations sur les flancs des motifs, qui agissent comme film protecteur bloquant la gravure latérale par les radicaux du plasma. Cependant, cette fine couche est responsable de l'apparition de pente dans les profils gravés et il est difficile de contrôler son épaisseur. De plus, une deuxième couche réactive est aussi formée en fond de motifs. Les produits de gravures sont formés au sein de cette couche permettant d'augmenter la vitesse de gravure du substrat. Il a récemment été admis que contrôler l'épaisseur de ces couches réactives constitue le paramètre clé pour obtenir une gravure à très haute sélectivité.Cependant, les couches réactives à analyser hautement réactives, en raison de leur forte concentration en halogènes, s'oxydent immédiatement lors de la remise à l'air.Cette étude se propose de développer une approche originale, simple et extrêmement puissante pour observer ces couches de passivation quasi in-situ (sans contact avec l'air ambiant) : Apres gravure, l'échantillon est transporté sous vide à l'intérieur d'une valise spécifique jusqu'à une enceinte de dépôt, où il est alors encapsulé par une couche métallique (PVD assisté par magnétron). L'échantillon ainsi encapsulé peut être observé ex-situ sans modification chimique grâce à des analyses STEM EDX.
