Analyse Des Processus de Dérive Lors de la Gravure Profonde Du Silicium Dans Des Plasmas SF6 Et C4F8 PDF Download
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Author: Mathieu Fradet
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Author: Mathieu Fradet
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Author: Xavier Mellhaoui
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Languages : en
Pages : 18
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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: Mohamed Boufnichel
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Languages : fr
Pages : 260
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Cette thèse concerne d'une part, l'étude des mécanismes de gravure et de passivation ayant lieu lors de la gravure du silicium (massif et SOI) par un plasma SF6/O2 et d'autre part, la mise au point d'un procédé de gravure profonde optimisé sur un réacteur industriel ICP. L'objectif est de graver des tranchées à fort facteur d'aspect (ouverture: 2 à 4 æm et profondeur ? 60 æm) en un temps compétitif (vitesse de gravure ? 5æm/min) en vue de réaliser des caissons d'isolation par tranchée sur silicium et sur SOI. La technique de gravure choisie est la cryogénie. Très peu utilisée pour l'instant comparé au procédé bosch mais qui semble néanmoins prometteuse pour l'avenir. La première phase de ce travail a consisté à caractériser le plasma électriquement et chimiquement par sonde de Langmuir et Spectroscopie d'Emission Optique. Les évolutions des caractéristiques du plasma en fonction des paramètres de procédé ont été corrélées à celles des profils de gravure. Il a ainsi été possible d'expliquer le comportement de certains mécanismes impliqués dans la gravure du silicium et de les maîtriser afin d'atteindre l'objectif fixé par le cahier des charges. La seconde phase de l'étude concerne la mise au point d'un procédé de gravure optimisé sur substrat silicium et transposable ensuite sur des substrats SOI. Pour cela, il a fallu étudier et trouver la cause de certains effets négatifs comme le bowing et le notching. Finalement, la cryogénie s'avère avantageuse en tous points (pour ces objectifs précis de tranchée) par rapport au procédé à température ambiante et le remplissage des profils par LPCVD se fait sans difficultés. Néanmoins, un très bon contrôle de la température du substrat s'avère indispensable pour garantir une bonne uniformité des profils de gravure. Ce point (facteur limitant) qui concerne le porte-substrat est en cours d'étude par l'équipementier : une fois maîtrisée, la cryogénie deviendra un atout majeur en gravure sèche.
Author: Corinne Duluard
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Pages : 0
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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: Amand Pateau
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Cette étude porte sur le développement d'une approche multi-échelle pour la simulation de la gravure profonde du silicium par procédé Bosch. Ce travail a été effectué dans le cadre d'un contrat CIFRE entre l'Institut des Matériaux Jean Rouxel et STMicroelectronics Tours. Cette approche multi-échelle est composée de trois modules permettant d'étudier l'évolution spatio-temporelle du profil gravé. Le premier module comporte le modèle cinétique de la décharge plasma. Il permet le calcul des densités et flux d'espèces prises en compte dans le schéma réactionnel. Ce modèle a été appliqué séparément aux mélanges SF6/O2/Ar et C4F8. Le deuxième module basé sur la technique Monte-Carlo permet le calcul des fonctions de distribution angulaires et énergétiques des ions traversant la gaine. Les différents flux d'espèces chimiquement actives et les fonctions de distribution calculés par ces deux modules sont ensuite injectés, comme paramètres d'entrée, dans le module de gravure. Ce dernier est basé sur une approche Monte-Carlo cellulaire qui permet de décrire l'évolution spatio-temporelle des profils gravés, leur composition chimique à la surface ainsi que la vitesse de gravure. Une telle approche est bien adaptée à la prédiction des profils de gravure profonde du silicium sous un procédé Bosch en fonction des paramètres " machine ". L'influence des paramètres " machine " sur le comportement cinétique du plasma, la dynamique de la gaine et l'évolution des profils a été étudiée. Les comparaisons des résultats issus du modèle cinétique et ceux de l'expérience montrent un accord satisfaisant. D'autre part, les profils simulés sont prometteurs avant la calibration du modèle de gravure.
Author: Martin Kogelschatz
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Languages : fr
Pages : 160
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L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST DE COMPRENDRE LES INTERACTIONS PLASMA-SURFACE PENDANT LA GRAVURE DU SILICIUM DANS DES CHIMIES HBr/CI2I02. DANS CES PROCEDES, UNE COUCHE SE DEPOSE SUR LES PAROIS DU REACTEUIi ET MENE A LA DERIVE DU PROCEDE. LA NATURE CHIMIQUE ET LES MECANISMES DE FORMATION DE CETTE COUCHE ONT ETE ETUDIES PAR SA GRAVURE ULTERIEURE AVEC UN PLASMA ARlSF6 ET L'ANALYSE RESOLUE EN TEMPS DES PRODUITS DE GRAVURE PAR LES DIAGNOSTICS D'EMISSION OPTIQUE ET DE SPECTROMETRIE DE MASSE. IL A ETE MONTRE QUE CETTE COUCHE EST DU TYPE SiOxCly TRES RICHE EN CHLORE. AUSSI, LA CINETIQUE DES RADICAUX SiClx PRODUITS LORS DE LA GRAVURE DU SILICIUM PAR LE PLASMA HBr/CI2/02, QUI SONT LES PRECURSEURS DE CE DEPOT, A ETE ETUDIEE PAR LA SPECTROSCOPIE D'ABSORPTION LARGE BANDE DANS L'UV. IL A ETE CONCLU QUE LES PRECURSEURS DU DEPOT SONT LE Si, Si+, SiCI ET SiCI+. MAIS LA REACTION DE CES ESPECES AVEC LES PAROIS PEUT AUSSI MENER A LA FORMATION DE SiCI2 VOLATIL.
Author: Alain Picard
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Languages : fr
Pages : 191
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Author: Brigitte Petit
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Languages : fr
Pages : 236
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LES MECANISMES DE GRAVURE DU SILICIUM EN PLASMA DE SF::(6) SONT ETUDIES AUX BASSES PRESSIONS ET AUX FAIBLES ENERGIES IONIQUES DANS UN PLASMA MULTIPOLAIRE MICRO-ONDE. L'ANALYSE DES PROFILS OBTENUS SUR DES MOTIFS GRAVES ET CELLE DES PRODUITS DE REACTION DETECTES IN SITU PAR SPECTROMETRIE DE MASSE MONTRE COMMENT LA VITESSE DE GRAVURE ET L'ANISOTROPIE EVOLUENT EN FONCTION DE LA PRESSION, DE L'ENERGIE DES IONS ET DE LA DENSITE DE COURANT COLLECTEE. EN PARTICULIER, ON OBSERVE UNE TRANSITION REGIME ISOTROPE-REGIME ANISOTROPE POUR UNE VALEUR CRITIQUE DE LA PRESSION. POUR EXPLIQUER LES RESULTATS EXPERIMENTAUX OBTENUS, UNE NOUVELLE INTERPRETATION DES MECANISMES DE SURFACE INTERVENANT EN GRAVURE PLASMA EST PROPOSEE
Author: Amrane Abdelkrim Belkacem
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Languages : fr
Pages : 163
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Author: MIREILLE.. FRANCOU
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Languages : fr
Pages : 230
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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
