Caractérisations optique et électrique d'un plasma de chlore haute densité et effets des interactions plasma/surface en gravure silicium PDF Download
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Author: François Neuilly
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Dans ce travail, nous avons etudie les plasmas inductifs en chimie chloree, leurs interactions avec la surface du reacteur et l'impact de celles-ci lors de la gravure avancee en micro-electronique. Nous avons utilise principalement deux diagnostics plasma in-situ et non perturbants : la sonde electrostatique et la spectrometrie d'absorption u.v. La sonde electrostatique plane permet de mesurer le flux ionique sur les parois du reacteur. Grace a un couplage capacitif, elle est tolerante aux depots sur sa surface. Elle fonctionne aussi avec les plasmas electronegatifs, mais a fortes pressions, les inhomogeneites de ces plasmas font que le flux ionique localise sur les parois peut differe du flux ionique sur les plaques gravees. Avec l'absorption u.v., la concentration absolue de cl 2 a ete mesuree et le taux de dissociation en a ete deduit. En se basant sur le modele global de lieberman qui suppose la temperature electronique independante de la puissance source injectee, un modele theorique a ete elabore pour calculer le taux de dissociation. La dissociation de cl 2 depend principalement de la puissance source injectee mais n'atteint jamais 100% a cause des recombinaisons rapide et diminue lorsque la pression augmente. Les concentrations des produits de gravure sicl, sicl 2 et alcl ont egalement ete determinees. Couplees aux mesures de flux ionique, ils apparait que ces produits sont produits directement par la gravure ionique. L'addition de cf 4 dans un plasma de chlore provoque une baisse progressive des concentrations des produits chlores jusqu'a un etat stationnaire. Le retour a des plasmas en chlore pur provoque une hausse egalement progressive des concentrations de produits chlore. Le changement de chimie perturbe l'etat des surfaces du reacteur ce qui modifie la composition chimique et le flux ionique des plasmas. L'historique du reacteur a une grande importance sur les derives des procedes.
Author: François Neuilly
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Dans ce travail, nous avons etudie les plasmas inductifs en chimie chloree, leurs interactions avec la surface du reacteur et l'impact de celles-ci lors de la gravure avancee en micro-electronique. Nous avons utilise principalement deux diagnostics plasma in-situ et non perturbants : la sonde electrostatique et la spectrometrie d'absorption u.v. La sonde electrostatique plane permet de mesurer le flux ionique sur les parois du reacteur. Grace a un couplage capacitif, elle est tolerante aux depots sur sa surface. Elle fonctionne aussi avec les plasmas electronegatifs, mais a fortes pressions, les inhomogeneites de ces plasmas font que le flux ionique localise sur les parois peut differe du flux ionique sur les plaques gravees. Avec l'absorption u.v., la concentration absolue de cl 2 a ete mesuree et le taux de dissociation en a ete deduit. En se basant sur le modele global de lieberman qui suppose la temperature electronique independante de la puissance source injectee, un modele theorique a ete elabore pour calculer le taux de dissociation. La dissociation de cl 2 depend principalement de la puissance source injectee mais n'atteint jamais 100% a cause des recombinaisons rapide et diminue lorsque la pression augmente. Les concentrations des produits de gravure sicl, sicl 2 et alcl ont egalement ete determinees. Couplees aux mesures de flux ionique, ils apparait que ces produits sont produits directement par la gravure ionique. L'addition de cf 4 dans un plasma de chlore provoque une baisse progressive des concentrations des produits chlores jusqu'a un etat stationnaire. Le retour a des plasmas en chlore pur provoque une hausse egalement progressive des concentrations de produits chlore. Le changement de chimie perturbe l'etat des surfaces du reacteur ce qui modifie la composition chimique et le flux ionique des plasmas. L'historique du reacteur a une grande importance sur les derives des procedes.
Author: FRANCOIS.. NEUILLY
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Languages : fr
Pages : 187
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DANS CE TRAVAIL, NOUS AVONS ETUDIE LES PLASMAS INDUCTIFS EN CHIMIE CHLOREE, LEURS INTERACTIONS AVEC LA SURFACE DU REACTEUR ET L'IMPACT DE CELLES-CI LORS DE LA GRAVURE AVANCEE EN MICRO-ELECTRONIQUE. NOUS AVONS UTILISE PRINCIPALEMENT DEUX DIAGNOSTICS PLASMA IN-SITU ET NON PERTURBANTS : LA SONDE ELECTROSTATIQUE ET LA SPECTROMETRIE D'ABSORPTION U.V. LA SONDE ELECTROSTATIQUE PLANE PERMET DE MESURER LE FLUX IONIQUE SUR LES PAROIS DU REACTEUR. GRACE A UN COUPLAGE CAPACITIF, ELLE EST TOLERANTE AUX DEPOTS SUR SA SURFACE. ELLE FONCTIONNE AUSSI AVEC LES PLASMAS ELECTRONEGATIFS, MAIS A FORTES PRESSIONS, LES INHOMOGENEITES DE CES PLASMAS FONT QUE LE FLUX IONIQUE LOCALISE SUR LES PAROIS PEUT DIFFERE DU FLUX IONIQUE SUR LES PLAQUES GRAVEES. AVEC L'ABSORPTION U.V., LA CONCENTRATION ABSOLUE DE CL 2 A ETE MESUREE ET LE TAUX DE DISSOCIATION EN A ETE DEDUIT. EN SE BASANT SUR LE MODELE GLOBAL DE LIEBERMAN QUI SUPPOSE LA TEMPERATURE ELECTRONIQUE INDEPENDANTE DE LA PUISSANCE SOURCE INJECTEE, UN MODELE THEORIQUE A ETE ELABORE POUR CALCULER LE TAUX DE DISSOCIATION. LA DISSOCIATION DE CL 2 DEPEND PRINCIPALEMENT DE LA PUISSANCE SOURCE INJECTEE MAIS N'ATTEINT JAMAIS 100% A CAUSE DES RECOMBINAISONS RAPIDE ET DIMINUE LORSQUE LA PRESSION AUGMENTE. LES CONCENTRATIONS DES PRODUITS DE GRAVURE SICL, SICL 2 ET ALCL ONT EGALEMENT ETE DETERMINEES. COUPLEES AUX MESURES DE FLUX IONIQUE, ILS APPARAIT QUE CES PRODUITS SONT PRODUITS DIRECTEMENT PAR LA GRAVURE IONIQUE. L'ADDITION DE CF 4 DANS UN PLASMA DE CHLORE PROVOQUE UNE BAISSE PROGRESSIVE DES CONCENTRATIONS DES PRODUITS CHLORES JUSQU'A UN ETAT STATIONNAIRE. LE RETOUR A DES PLASMAS EN CHLORE PUR PROVOQUE UNE HAUSSE EGALEMENT PROGRESSIVE DES CONCENTRATIONS DE PRODUITS CHLORE. LE CHANGEMENT DE CHIMIE PERTURBE L'ETAT DES SURFACES DU REACTEUR CE QUI MODIFIE LA COMPOSITION CHIMIQUE ET LE FLUX IONIQUE DES PLASMAS. L'HISTORIQUE DU REACTEUR A UNE GRANDE IMPORTANCE SUR LES DERIVES DES PROCEDES.
Author: Martin Kogelschatz
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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: GILLES.. CUNGE
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Pages : 340
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NOUS AVONS ETUDIE LA CINETIQUE DES RADICAUX CF ET CF#2 DANS UN PLASMA PULSE DE CF#4 UTILISE POUR LA GRAVURE DE COUCHES MINCES DE SI OU SIO#2 DANS L'INDUSTRIE MICRO-ELECTRONIQUE. LES PROFILS DE CONCENTRATION SPATIAUX RESOLUS DANS LE TEMPS DE CES ESPECES ONT ETE DETERMINES PAR LA TECHNIQUE DE FLUORESCENCE INDUITE PAR LASER. ILS PERMETTENT D'ETUDIER LES MECANISMES DE PERTE ET DE PRODUCTION DE CES RADICAUX EN PHASE GAZEUSE ET SUR LES SURFACES DU REACTEUR. UN NOUVEAU MECANISME DE PRODUCTION EN SURFACE DE CF ET DE CF#2 A AINSI ETE MIS EN EVIDENCE, EN PARTICULIER SUR UN SUBSTRAT DE SILICIUM. NOUS AVONS ALORS DEVELOPPE DES TECHNIQUES POUR COMPARER LES FLUX ABSOLUS DES NEUTRES CF#X PRODUIT AU FLUX D'IONS INCIDENT. LA CONCENTRATION DE CF#2 A ETE DETERMINEE PAR LA TECHNIQUE D'ABSORPTION UV, ALORS QUE POUR CELLE DE CF, NOUS AVONS DEVELOPPE UNE NOUVELLE THEORIE PERMETTANT DE RENDRE LA F.I.L. QUANTITATIVE EN PRENANT EN COMPTE LES EFFETS DE SATURATION PARTIELLE DE L'ABSORPTION. ENFIN, POUR MESURER LE FLUX IONIQUE EN MILIEU POLYMERISANT, NOUS AVONS MIS AU POINT UN NOUVEAU TYPE DE SONDE ELECTROSTATIQUE CAPABLE DE FONCTIONNER DANS LES CHIMIES FLUOROCARBONEES QUI DEPOSENT RAPIDEMENT UN FILM ISOLANT SUR LA SURFACE DE LA SONDE. LES RESULTATS QUANTITATIFS OBTENUS NOUS ONT PERMIS DE MONTRER QUE LE MECANISME DE PRODUCTION DE CF EST LA NEUTRALISATION ET FRAGMENTATION DES IONS INCIDENTS. DANS LE CAS DE CF#2, UN DEUXIEME MECANISME LIE A LA DECOMPOSITION D'UN COUCHE DE POLYMERE DOMINE LORSQUE LA CONCENTRATION DE FLUOR EST FAIBLE. CETTE COUCHE (RESPONSABLE DE LA SELECTIVITE DE LA GRAVURE) EST FORMEE A PARTIR DE NEUTRES LOURDS C#XF#Y EUX MEME FORMES PAR UN MECANISME DE POLYMERISATION EN PHASE GAZEUSE (PAR DES REACTIONS C#XF#Y+CF#2).
Author: ISABELLE.. ROUGER
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LA GRAVURE PLASMA RIE JOUE UN ROLE IMPORTANT DANS LE DOMAINE DE LA MICROELECTRONIQUE. LES MECANISMES QUI LA GOUVERNENT NE SONT PAS ACTUELLEMENT COMPLETEMENT ELUCIDES. AFIN DE CONTRIBUER A L'AMELIORATION DE CETTE CONNAISSANCE, UN REACTEUR ORIGINAL, FONDE SUR L'EXPLOITATION DE FAISCEAUX DE PARTICULES, EST UTILISE DANS LE BUT DE SIMULER EXPERIMENTALEMENT LES INTERACTIONS ET LES EFFETS DES SYNERGIES DES DIFFERENTES PARTICULES PRESENTES DANS UN PLASMA AVEC LES SUBSTRATS. LES DEGATS OU LES CONTAMINATIONS CAUSES AU SUBSTRAT SONT CARACTERISES NOTAMMENT PAR ELLIPSOMETRIE, ASP ET XPS ET SONT CORRELES AUX CONDITIONS D'IRRADIATION. L'INTERACTION D'UN FAISCEAU D'IONS FLUOROCARBONES AVEC UN SUBSTRAT DE SILICIUM MONTRE QUE L'EXISTENCE DE LA COUCHE DE BLOCAGE, QUI SE DEVELOPPE A LA SURFACE DU SUBSTRAT ET ATTENUE SA GRAVURE, DEPEND DE LA COMPOSITION EN MASSE DU FAISCEAU D'IONS ET DE SON ENERGIE. A PARTIR DE CES MECANISMES PHYSICOCHIMIQUES, UN MODELE PHENOMENOLOGIQUE DECRIVANT L'EVOLUTION DE CETTE COUCHE EN Y ASSOCIANT LES EFFETS DE SURFACE ET DE VOLUME ET METTANT EN JEU C, SI ET F EST ALORS PRESENTE. D'AUTRE PART, NOUS MONTRONS QU'UN FLUX DE RADICAUX EN SYNERGIE AVEC DES IONS ARGON DIMINUE LA VITESSE DE GRAVURE DU SILICIUM PAR RAPPORT A CELLE OBSERVEE DANS LE CADRE D'UNE IRRADIATION SOUS IONS ARGON SEULS. DES RADICAUX FLUOROCARBONES EN SYNERGIE AVEC UN BOMBARDEMENT D'ELECTRONS ENTRAINE LA CROISSANCE D'UN FILM DE POLYMERE DONT LA VITESSE DE DEPOT EST INDEPENDANTE DE L'ENERGIE DES ELECTRONS MAIS DEPEND DE LEUR DENSITE DE COURANT. ENFIN LES EFFETS DE L'IRRADIATION DE POLYMERES PAR DIFFERENTS TYPES DE DECHARGES ONT ETE ETUDIES
Author: Claude Artufel
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Pages : 119
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CETTE THESE PORTE SUR L'ANALYSE D'UN SYSTEME PLASMA TRIODE POUR LA GRAVURE DU POLYSILICIUM PAR LE CHLORE. ELLE COMPREND 3 CHAPITRES: LE PREMIER CHAPITRE EST UNE REVUE DES DIFFERENTS PROCEDES ET DES DIVERS SYSTEMES DE GRAVURE PAR PLASMA DANS LA FABRICATION DU SEMICONDUCTEUR. DANS LE DEUXIEME CHAPITRE, NOUS AVONS DECRIT LE DISPOSITIF EXPERIMENTAL. LA CARACTERISATION DE LA GRAVURE DU POLYSILICIUM PAR LE CHLORE EN FONCTION DES PARAMETRES DU REACTEUR PLASMA TRIODE, NOUS A PERMIS DE DETERMINER UN PROCEDE. PAR L'OBSERVATION DES DIFFERENTS PROFILS DE GRAVURE AVEC LE MICROSCOPE ELECTRONIQUE A BALAYAGE, NOUS AVONS PU EVALUER LES DIFFERENTES CONTRIBUTIONS DES PARAMETRES DE, PRESSION, PUISSANCES DU REACTEUR, SUR L'ANISOTROPIE DE LA DECOUPE DU POLYSILICIUM. UNE ANALYSE PAR SPECTROMETRIE DE MASSE NOUS A PERMIS DE DETERMINER L'ORDRE DE LA REACTION SILICIUM-CHLORE, ET LA PREDOMINANCE DES ESPECES IONIQUES A FAIBLE PRESSION SUR LA GRAVURE DU POLYSILICIUM. DANS LE DERNIER CHAPITRE, NOUS AVONS ETUDIE LES COURANTS IONIQUES DANS LA CHAMBRE DE GRAVURE AVEC DES SONDES ELECTROSTATIQUES, ET CONFIRME LE ROLE PREPONDERANT QUE JOUE LE GENERATEUR HAUTE FREQUENCE APPLIQUE ENTRE L'ELECTRODE SUPERIEURE ET LA PAROI DE LA CHAMBRE POUR LA CREATION DES ESPECES IONIQUES. L'EVALUATION DE LA DENSITE IONIQUE FAITE AU CENTRE DE LA DECHARGE CLASSE LE SYSTEME TRIODE DANS LA CATEGORIE DES PLASMAS TYPE PLANAIRE FAIBLEMENT IONISES
Author: Odile Mourey
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La course à la miniaturisation des dispositifs oblige les industriels a développé sans cesse de nouvelles technologies de gravure afin de contourner les limites imposées par les procédés plasmas continus CW à haute densité. Parmi ces nouvelles technologies on trouve, les plasmas pulsés en impulsion courtes introduits depuis une dizaine d'année et le procédé de gravure cyclée développé très récemment par Applied Materials. Ces deux types de procédés de gravure présentent la caractéristique d'avoir un faible flux d'ions. Au premier abord, cette faible densité d'ions énergétiques permet la diminution des défauts induits par les ions. Cependant, un problème se pose lorsque le nombre d'ions impactant la surface devient trop faible (moins de 1 ions/site atomique/s). Ce travail de thèse se concentre donc ici sur l'étude de l'impact de la stochasticité du bombardement ionique sur l'état de la surface dans les deux procédés de gravure utilisés. Dans un premier temps, nous avons focalisé notre travail sur l'interaction entre les plasmas pulsés de chlore puis d'HBr et le silicium. A faible rapport de cycle, une très forte rugosité de surface a été observée sans lien avec un phénomène de micro-masquage. Des diagnostics plasma ont révélés que la présence d'un très faible flux d'ions énergétique couplé avec forte réactivité chimique engendre une forte augmentation du taux de gravure créant ainsi la rugosité de surface. Dans un second temps, l'étude du plasma capacitif d'hydrogène utilisé pour la modification du SiN durant le procédé de gravure cyclée a montré après retrait de la couche modifiée en plasma délocalisé, la présence d'une rugosité de surface au sommet des espaceurs nitrure qui n'est pas acceptable pour l'application du « simplified quadruple patterning ». Une étude paramétrique de l'état de surface a permis de mettre en évidence l'impact direct de la faible quantité d'ions H+ reçue par le matériau et la rugosité observée. La stochasticité du bombardement ionique implique donc une modification inhomogène du SiN qui est révélée lors de la phase de retrait et amplifiée au cours des cycles générant une rugosité de surface.Mots-clés : Microélectronique, procédés de gravure, plasma, stochasticité, ions.
Author: Bouarfa Mahi
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Languages : fr
Pages : 125
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LE BUT DE CETTE ETUDE A ETE DE CORRELER VITESSES ET PROFILS DE GRAVURE DU SILICUM EN PLASMA DE SF::(6) DILUE AUX CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES DU PLASMA A LA DENSITE DES ESPECES REACTIVES ET A L'ENERGIE DES IONS FRAPPANT LE SUBSTRAT. LES RESULTATS MONTRENT QUE LES PARAMETRES QUI CONDITIONNENT LES CARACTERISTIQUES DU PLASMA NE SONT PAS DES PARAMETRES PERTINENTS VIS A VIS DU PROCESSUS DE GRAVURE ET DE SA QUALITE; SEUL LE RAPPORT DU FLUX D'IONS AU FLUX DE FLUOR EST REPRESENTATIF DE L'EFFET DU PLASMA SUR LE RENDEMENT DE GRAVURE ET SUR LE CARACTERE ANISOTROPE OU NON DE CELLE-CI
Author: Thanh Long Phan
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Languages : fr
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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: Bo Liu
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Languages : fr
Pages : 164
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Book Description
Dans le cadre d'une collaboration avec le laboratoire LEOM (laboratoire d'électronique, Optoélectronique et Microsystème) de l’Ecole Centrale de Lyon, nous avons mené une étude concernant la gravure de l’InP par plasma ICP chloré. Ce type de procédé est considéré comme une étape clef dans la réalisation des cristaux photoniques à base d’InP. Afin de mieux comprendre les mécanismes Dans le cadre d’une collaboration avec le laboratoire LEOM (Laboratoire d’Electronique, physiques et cinétiques de la décharge ICP et son effet sur les propriétés structurelles et géométriques du matériau gravé, nous avons étudié, dans un premier temps, les phénomènes électriques et de transport par plasma en utilisant une sonde de Langmuir et la spectroscopie d’émission. Ces études ont montré l’effet de certains paramètres machine comme la puissance RF du réacteur ICP et la pression du gaz sur les propriétés électriques et de transport d’espèces chargées en particulier les électrons dont la densité et la température électroniques jouent un rôle important dans la décharge plasma. C’est ainsi que les évolutions de la densité et la température électroniques en fonction de la puissance RF et la pression du gaz ont été étudiées pour deux type de gaz : le chlore pur et le mélange Cl2/Ar. D’autre part, des analyses de surfaces d’InP gravées ont été effectuées en utilisant l’XPS (X-ray Photoélectron Spectroscopie), l’AFM (Atomic Force Microscopie) et la spectroscopie Raman. Les résultats révèlent que, contrairement à la gravure de l’InP par plasma de CH4/H2 où les surfaces gravées sont plutôt appauvries en phosphore, la gravure d’InP par plasma chloré présente dans la plupart des cas un appauvrissement de surface en indium. En parallèle à cette étude expérimentale, nous avons développé un modèle cinétique pour deux types de plasma : un plasma de Cl2 et celui de Cl2/Ar. Ce modèle est basé sur une approche globale qui permet de calculer les densités moyennes et les flux d’espèces présentes dans la décharge en résolvant les équations de bilan de masse. L’ajout de l’équation de bilan de puissance et l’équation de neutralité permet la détermination d’une manière auto-cohérente de la densité et la température électroniques en fonctions des paramètres machine. Les résultats obtenus par le modèle cinétiques ont été comparés à ceux obtenus par l’expérience. Un bon accord a été observé dans le cas d’un plasma de chlore pur et celui de mélange Cl2/Ar.
