Etude des paramètres physico-chimiques affectant la gravure par plasma de la silice dans les microcircuits M.O.S PDF Download

Author: Patrick Launay
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 218

View

Book Description

Author: Xavier Mellhaoui
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 18

View

Book Description
Dans l’industrie de la microtechnologie, la gravure profonde du silicium permet l’obtention de structures à fort rapport d’aspect (MEMS, MOEMS, vias, caissons d’isolation...). La cryogravure est l’une des voies pour réaliser ces structures. L’objet de cette thèse est l’étude des mécanismes de formation de la couche de passivation SiOxFy dans le procédé cryogénique de gravure par plasma SF6/O2 du silicium. Cette couche ne se forme uniquement qu’à basse température (~ -100°C). Elle désorbe lors de la remontée en température à l’ambiant du substrat en libérant des espèces analysables par spectrométrie de masse. La principale espèce détectée est le produit de gravure SiF4. En testant des plasmas de construction de la couche avec le SiF4, nous avons trouvé deux mécanismes possibles de formation de la couche SiOxFy. Afin de compléter l’étude, nous avons installé un ellipsomètre spectroscopique in-situ afin de caractériser l’interaction de différents plasmas (Ar, SF6, O2, SF6/O2, SiF4/O2) avec le silicium montrant ainsi l’effet de la température du substrat et du flux d’ions. En régime de surpassivation, les MicroStructures Colonnaires, défaut du procédé de cryogravure, apparaissent au fond du motif. Une étude paramétrique de ces structures est effectuée en variant les conditions du plasma (température, Vbias, puissance de la source, pression et temps).

Author: Alexandre Bès
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
L'interaction plasma-polymère constitue aujourd'hui une discipline à part entière en raison des très nombreuses applications auxquelles elle conduit, comme la fonctionnalisation de surface ou le dépôt de film mince possédant des caractéristiques physico-chimiques inédites. L'utilisation des polymères joue également depuis longtemps un rôle incontournable en micro et nanotechnologies, que ce soit en microélectronique ou pour la fabrication de MEMS. Une des opérations importantes dans ces domaines est la gravure de résine photosensible, celle-ci doit être soit parfaitement anisotrope afin de respecter les dimensions des motifs soit isotrope dans le cas d'enlèvement des résines utilisées comme masque. La maitrise de tels procédés plasma avec des spécifications aussi contradictoires nécessite une compréhension approfondie des mécanismes réactionnels.Dans ce contexte mon travail de thèse a pour objectif d'enrichir les modèles de gravure existants en prenant en compte la nature physico-chimique des polymères et les différents mécanismes réactionnelles puis de réaliser une validation expérimentale. Ce travail de compréhension me permettra de travailler sur un procédé innovant de gravure profonde en vue de la réalisation de filtres polymères pour la micro-filtration à partir de films plastiques.L'ensemble de l'étude expérimentale s'appuie sur un travail préliminaire de conception et de réalisation d'un réacteur prototype intégrant des sources plasma distribuées à conditions opératoire étendues, permettant un découplage des différents paramètres intervenant dans les procédés de gravure.

Author: Philippe Laporte (auteur d'une thèse de sciences.)
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 149

View

Book Description

Author: Thanh Long Phan
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
L'objectif de ce travail porte sur la généralisation de la modélisation de la gravure du silicium dans les plasmas de fluor ou de chlore à celle de la gravure des éléments de la colonne IV et des composés III-V de structure cristalline de type diamant ou zinc-blende dans les plasmas d'halogènes, i.e. fluor, chlore, brome et iode. Dans ce contexte, les effets stériques et de diffusion en volume et/ou en surface en constituent les problématiques principales. Cette généralisation s'appuie sur le modèle de gravure de Petit et Pelletier qui, par rapport aux modèles antérieurs, prend en compte un certain nombre d'hypothèses distinctes ou additionnelles telles que les interactions répulsives entre adatomes d'halogènes proches voisins, les mécanismes de Langmuir-Hinshelwood pour la formation des produits de réaction, la nature mono-couche ou multi-couches de l'adsorption, et la diffusion des adatomes en surface. Les effets stériques relatifs à la diffusion des atomes d'halogènes à travers les surfaces (100) des structures cristallines des éléments de la colonne IV et des composés III-V définissent une première loi de similitude entre la maille du réseau cristallin et le rayon ionique de Shannon des atomes d'halogènes concernant leurs conditions de diffusion en volume. Cette loi se traduit par un diagramme prévisionnel, commun aux éléments de la colonne IV et aux composés III-V, délimitant les systèmes de gravure de types mono-couche et multi-couches. Les effets stériques relatifs aux mécanismes réactionnels de gravure sur les surfaces (100) aboutissent à des secondes lois de similitude entre la maille du réseau et le rayon covalent des adatomes d'halogènes caractérisant la nature de la gravure : gravure isotrope, gravure anisotrope, ou absence de gravure. Ces lois de similitude, distinctes pour les éléments de la colonne IV et les composés III-V (stœchiométrie différente des produits de réaction), se traduisent par deux diagrammes prévisionnels délimitant les différents domaines de gravure. Les diagrammes prévisionnels pour les éléments de la colonne IV ont pu être validés, d'une part, à partir des résultats expérimentaux antérieurs, et, d'autre part, en l'absence de données, à partir d'études expérimentales complémentaires : gravure de Si et Ge en plasma de brome et d'iode, gravure de Sn en plasma d'iode.

Author: CYRIL.. LE GOFF
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 158

View

Book Description
LE PRESENT TRAVAIL EST CONSACRE A L'ETUDE D'UNE IMPORTANTE ETAPE TECHNOLOGIQUE DE LA FABRICATION DES CIRCUITS INTEGRES CMOS ULSI, A SAVOIR : L'OPERATION D'OUVERTURE DES TROUS DE CONTACT. LA GRAVURE DE L'OXYDE DE SILICIUM EST REALISEE DANS UN REACTEUR INDUSTRIEL DE TYPE DIODE RADIOFREQUENCE, EN PLASMA CHF#3-CF#4-AR. L'INFLUENCE DES PARAMETRES DU REACTEUR SUR LA GRAVURE DE L'OXYDE, DU MASQUE DE RESINE ET DU SUBSTRAT DE SILICIUM SOUS-JACENT EST EXAMINEE SUIVANT LA METHODE DES PLANS D'EXPERIENCES. EN OUTRE, UN RETICULE PERMETTANT DE REPRODUIRE SUR LE MASQUE DE RESINE DES RESEAUX DE LIGNES ET DE CONTACTS DE DIMENSIONS 1 ET 0,6 M EST UTILISE POUR ETUDIER LES EFFETS DE TOPOGRAPHIE. LA CARACTERISATION DU PROCEDE EST EFFECTUEE PAR LA MESURE DES VITESSES D'ATTAQUE, DE L'UNIFORMITE, DES SELECTIVITES, DU PROFIL ET DES DIMENSIONS DES MOTIFS GRAVES, ET DES RESISTANCES DE CONTACT METAL/SI. L'ANALYSE PAR SPECTROMETRIE DE PHOTOELECTRONS XPS DES SURFACES TRAITEES PERMET DE COMPRENDRE LES TENDANCES OBSERVEES, NOTAMMENT EN TERME DE SELECTIVITE OXYDE/SILICIUM. UNE ETUDE PLUS DETAILLEE DES MODIFICATIONS DE SURFACE DU SUBSTRAT DE SILICIUM EXPOSE AU PLASMA CHF#3-CF#4-AR EST AUSSI ENTREPRISE. NOUS NOUS FOCALISONS SUR LA COUCHE D'INTERFACE FILM (F, C)/SUBSTRAT ET SUR L'ETAT CRISTALLIN DU SILICIUM. ENFIN, LA CARACTERISATION DES SURFACES APRES TRAITEMENTS POST-GRAVURE EN PLASMA CF#4 OU CF#4-O#2 PERMET DE S'ASSURER DE L'ELIMINATION DES DEFAUTS INDUITS PAR L'ETAPE DE GRAVURE. L'OBJECTIF EST DE RESTAURER LA SURFACE DU SILICIUM AFIN D'AMELIORER LES PERFORMANCES ELECTRIQUES DES CIRCUITS CMOS. LES EFFETS DE LA CHIMIE DU PLASMA, DU TEMPS DE TRAITEMENT, DE LA TAILLE ET DE LA GEOMETRIE DES MOTIFS SUR L'ETAT DE SURFACE DU SILICIUM SONT ETUDIES AU MOYEN DE LA SPECTROMETRIE XPS.

Author: MIREILLE.. FRANCOU
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 230

View

Book Description
DANS LE DOMAINE DES MICROTECHNOLOGIES, LA REALISATION DE MICROCAPTEURS NECESSITE LA MAITRISE DE PROCEDES D'USINAGE EN VOLUME DU SILICIUM. LA GRAVURE HUMIDE, COURAMMENT UTILISEE CONNAIT AUJOURD'HUI DES LIMITATIONS DUES PRINCIPALEMENT A LA DIFFICULTE DE REALISATION DE GEOMETRIES PARTICULIERES. LA GRAVURE PAR PLASMA S'AVERE DONC INTERESSANTE POUR OUTREPASSER CES LIMITATIONS, CAR ELLE DEVRAIT PERMETTRE UNE PLUS GRANDE LIBERTE QUAND AUX GEOMETRIES OBTENUES. LES RECHERCHES ENTREPRISES EN GRAVURE SECHE ONT PORTE ESSENTIELLEMENT SUR L'OPTIMISATION DE PROCEDES POUR DES APPLICATIONS MICRO-ELECTRONIQUES. POUR UNE APPLICATION MICROTECHNOLOGIQUE, CELA SUPPOSE LA MISE AU POINT DE PROCEDE DE GRAVURE PROFONDE SUPERIEURE A 10 MICRONS. LE TRAVAIL PRESENTE ICI PORTE SUR LA MISE AU POINT D'UN PROCEDE DE GRAVURE PROFONDE DU SILICIUM PAR PLASMA, EN ASSOCIANT L'ACTION D'UNE CHIMIE NON POLYMERISANTE (SF#6, AR, O#2) CONDUISANT A LA FORMATION D'UNE COUCHE BLOQUANTE SUR LES FLANCS DES TRANCHEES, A UN REFROIDISSEMENT A BASSE TEMPERATURE DU SUBSTRAT. L'ETUDE A ETE REALISEE DANS UN REACTEUR SURFAGUIDE HAUTE DENSITE PERMETTANT DE DISSOCIER LA FONCTION DE CREATION DE LA DECHARGE DE LA FONCTION D'ACCELERATION DES ESPECES IONISEES. LE SUBSTRAT EST MAINTENU PAR CLAMPAGE MECANIQUE AVEC INJECTION D'HELIUM EN FACE ARRIERE ET REFROIDI PAR AZOTE LIQUIDE. DANS UNE PREMIERE PARTIE, L'ETUDE PARAMETRIQUE A CONDUIT A LA MISE AU POINT D'UN PROCEDE DE GRAVURE ANISOTROPE. ELLE A MIS EN EVIDENCE QUE LES DEUX PARAMETRES DETERMINANTS ETAIENT LA TEMPERATURE DU SUBSTRAT ET LA CONCENTRATION EN OXYGENE. UNE DEUXIEME PARTIE A ETE CONSACREE AU CHOIX D'UN PROCEDE DE GRAVURE RESULTANT DE L'ETUDE PARAMETRIQUE ET DE SON OPTIMISATION A DES PROFONDEURS SUPERIEURES A 20 MICRONS. A TRAVERS CETTE ETUDE, NOUS NOUS SOMMES INTERESSES AUX LIMITES DU PROCEDE TELLES QUE LA PROFONDEUR DE SATURATION, LA DEGRADATION DES MOTIFS ET LES RUGOSITES DE SURFACE

Author: Pierre Chabert
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 88

View

Book Description
REACTEUR EXPERIMENTAL DE GRAVURE PAR PLASMA, UTILISANT UNE DECHARGE MICROONDE EN CHAMP MAGNETIQUE A LA RESONANCE CYCLOTRONIQUE ELECTRONIQUE. APPLICATION A LA GRAVURE D'ECHANTILLONS DE SILICIUM AVEC MASQUE DE SILICE DANS UN PLASMA DE SF::(6), EN MODIFIANT D'UN ESSAI A L'AUTRE LA POLARISATION CONTINUE DU PORTE-SUBSTRAT, REGLEE EN REFERENCE AU POTENTIEL PLASMA. CES ESSAIS METTENT EN EVIDENCE LE FAIT QU'UNE FAIBLE VARIATION DU POTENTIEL DE L'ECHANTILLON PEUT AVOIR UN EFFET IMPORTANT SUR LES CARACTERISTIQUES DE GRAVURE, EN PARTICULIER EN CE QUI CONCERNE LA SELECTIVITE DE L'ATTAQUE DU SILICIUM PAR RAPPORT AU SIO::(2)

Author: Corinne Duluard
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 0

View

Book Description
La gravure plasma de structures à fort rapport d'aspect dans le silicium est une étape clé dans la fabrication de microsystèmes et de composants de microélectronique de puissance. L'objectif de ce travail est de développer un procédé de gravure profonde du silicium, qui fonctionne à plus haute température de substrat que le procédé cryogénique en chimie plasma SF6/O2 et qui présente une meilleure stabilité en température et en concentration de gaz passivant(s). Dans ce but, de nouvelles voies de passivation non polymérisante ont été explorées. Nous avons évalué les possibilités de passivation par l'apport de SO2 en remplacement de O2. A température cryogénique, les propriétés de gravure sont semblables en plasma SF6/SO2 et SF6/O2 ; elles sont corrélées aux densités de neutres mesurées par spectrométrie de masse et actinométrie. La majeure partie des recherches a été consacrée à l'étude de la molécule SiCl4 comme précurseur de passivation. Nous avons au préalable analysé les interactions entre espèces générées en plasma SF6/SiCl4. Les expériences de caractérisation du plasma montrent que les réactions aux parois entre atomes F et espèces SiClx contrôlent la chimie du plasma et donc les propriétés de gravure du silicium. En mélange SF6/O2/SiCl4, ces réactions influent également sur la vitesse de gravure du substrat, mais l'ajout de SiCl4 à SF6/O2 a surtout pour effet de favoriser l'attaque chimique latérale. Nous avons finalement étudié la possibilité de former une couche de passivation par plasma SiCl4/O2 à température de substrat de -20 °C. Les résultats de cette étude permettent de proposer un nouveau procédé, basé sur l'alternance d'étapes de gravure par plasma SF6 et d'étapes de passivation par plasma SiCl4/O2.

Author: Ludovic Lallement
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 372

View

Book Description
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