Author: Johann FoucherPublisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 123
Book Description
Etude et développement de procédés de gravure plasma pour l'élaboration de grilles silicium de dispositifs CMOS sub-20 nm
Author: Johann FoucherEtude et développement de procédés de gravure plasma pour l'élaboration des grilles métalliques pour les filières technologiques CMOS
Author: Anne Le GouilPublisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
Book Description
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.
Etude et développement de procédés de gravure plasma pour l'élaboration des grilles métalliques pour les filières technologiques CMOS
Author: Anne Le GouilPublisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 188
Book Description
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.
Etude et développement de procédés de gravure plasma de HfO2 pour l'élaboration de transistors CMOS sub-45nm
Author: Elodie SungauerPublisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 180
Book Description
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.
Etude et développement de procédés de gravure plasma de HfO2 pour l'élaboration de transistors CMOS sub-45nm
Author: Elodie SungauerPublisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
Book Description
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.
Développement de procédés de gravure isotrope de Silicium sélectivement au silicium Germanium pour des applications CMOS sub 10nm
Author: Sana RachidiPublisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
Book Description
Les réductions des dimensions des dispositifs CMOS imposent d'introduire de nouvelles architectures et de nouveaux matériaux dans l'empilement des transistors. Ainsi, on envisage de remplacer le transistor classique par les dispositifs GAA (« Gate All Around ») avec des SNWs (« stacked nanowires ») en Si0.7Ge0.3 sub 10 nm. L'intégration de ces nouveaux matériaux entraine de nouvelles problématiques qui nécessitent le développement de nouveaux procédés de gravure.L'objectif de ce travail de thèse est de développer et d'optimiser les procédés de gravure isotropes par voie sèche (plasma) et par voie humide capables de graver sélectivement le silicium par rapport au SiGe dans le but de réaliser des nanocanaux en Si0.7Ge0.3 suspendus à partir de l'empilement suivant (Si 8 nm/ Si0.7Ge0.3 8 nm) ×2 avec un CD 20 nm.L'étude réalisée sur la gravure plasma à base de CF4/N2/O2 a montré la formation d'une couche réactive épaisse de 8 nm SiOxFy sur le silicium et d'une fine couche de 2 nm de passivation SiOxFy + GeOxFy sur le SiGe après gravure. A base de ces résultats, nous avons pu par la suite optimiser la sélectivité du procédé de gravure en appliquant un traitement oxydant plasma avant l'exposition à la chimie de gravure. Nous avons montré ainsi qu'il est possible de libérer des nanofils de SiGe (ayant une épaisseur de 8 nm et un CD de 20) avec une sélectivité de l'ordre de 20.Concernant l'étude portée sur la gravure humide de Si vs SiGe, nous avons montré que la gravure par chimie alcaline est anisotrope par rapport aux plans 111 du silicium sacrificiel. Ainsi, seuls les motifs ayant un CD inférieur à 6 nm peuvent être réalisés. La libération des nanofils SiGe de CD plus grand nécessite des couches sacrificielles de Si ayant une épaisseur supérieure à environ √2 CD. Nous avons enfin montré que l'ajout du peroxyde dans la chimie alcaline NH4OH permet de réduire son anisotropie par rapport aux plans 111 du Si et qu'il est possible, à partir de l'empilement étudié, de libérer les nanofils de SiGe ayant un CD de 10 nm.
Gravure de la grille en silicium pour les filières CMOS sub-0,1μm
Author: Latifa El Kortobi-DesvoivresPublisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
Book Description
Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre des recherches avancées pour l'élaboration de la grille en silicium amorphe, pour les applications CMOS sub-0,1 μm. Cette étude a été menée sur la plate-forme de gravure du CNET, équipée de différents outils de caractérisation installés in situ. Dans un premier temps, nous avons développé un procédé de gravure à base de HBr/O2 permettant d'assurer une bonne anisotropie de gravure tout en ne générant aucun perçage de l'oxyde de grille très mince (
GRAVURE DE LA GRILLE EN SILICIUM POUR LES FILIERES CMOS SUB-0,1 M
Author: LATIFA.. EL KORTOBI DESVOIVRESPublisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 174
Book Description
CE TRAVAIL DE THESE S'INSCRIT DANS LE CADRE DES RECHERCHES AVANCEES POUR L'ELABORATION DE LA GRILLE EN SILICIUM AMORPHE, POUR LES APPLICATIONS CMOS SUB-0,1 M. CETTE ETUDE A ETE MENEE SUR LA PLATE-FORME DE GRAVURE DU CNET, EQUIPEE DE DIFFERENTS OUTILS DE CARACTERISATION INSTALLES IN SITU. DANS UN PREMIER TEMPS, NOUS AVONS DEVELOPPE UN PROCEDE DE GRAVURE A BASE DE HBR/O 2 PERMETTANT D'ASSURER UNE BONNE ANISOTROPIE DE GRAVURE TOUT EN NE GENERANT AUCUN PERCAGE DE L'OXYDE DE GRILLE TRES MINCE (
Etude des mécanismes de gravure des grilles polysilicium en plasma haute densité pour les technologies CMOS submicroniques
Author: Christophe VérovePublisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 216
Book Description
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
Gravure en plasmas denses fluorés de verres de silice pour l'élaboration de dispositifs microfluidiques
Author: Ludovic LallementPublisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 372
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