Gravure ionique reactive des couches minces de tungstene en plasmas radiofrequence de sf#6/o#2

par MARIE-CLAUDE PEIGNON

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Guy Turban.

Soutenue en 1993

à Nantes .


  • Résumé

    Ce memoire de these presente une etude du procede de gravure ionique reactive des couches minces de tungstene en plasmas radiofrequence de sf#6/o#2. Le tungstene depose en couches minces par cvd (chemical vapor deposition) constitue le premier niveau d'interconnexion dans la technologie cmos a deux niveaux de metal. Dans les procedes submicroniques, il convient de maitriser l'anisotropie et la selectivite de la gravure et de minimiser les dommages et contaminations introduites en fin de gravure sur les materiaux sous-jacents. Ce travail a donc pour but une meilleure maitrise du procede de gravure seche. Il consiste en une etude detaillee du mecanisme d'interaction entre le plasma et la surface de tungstene. Un diagnostic global du reacteur de gravure par plasma a ete effectue par spectrometrie optique d'emission et par spectrometrie de masse. Nous avons ainsi caracterise le plasma en mesurant notamment les concentrations des especes neutres reactives (fluor et oxygene atomiques) et stables (sf#4, sf#2, oxyfluorures). Nous avons mis en evidence l'effet de l'appauvrissement en fluor dans le plasma, du a la gravure du tungstene et du silicium, sur la formation d'especes soufrees (s#2,s#2f#2,s#2f) pouvant intervenir dans la contamination des surfaces gravees. Les effluents de gravure du tungstene, wf#6 et wof#4, ont ete directement identifies par spectrometrie de masse. Une analyse in-situ des surfaces gravees par plasma a ete realisee par spectrometrie de photoelectrons (mode xps). L'epaisseur et la composition de la couche superficielle perturbee par l'attaque plasma ont ete etudiees en fonction des parametres du plasma et du temps de gravure. Cette couche, dont l'epaisseur varie de 7 a 22 a contient du soufre, du fluor et de l'oxygene. Les groupements suivants ont ete identifies a la surface gravee: ws#2,wf#n,wf#6,wof#4,so#xf#y,wo#xf#y. Une bonne correlation a ete obtenue entre les mesures du plasma et l'analyse de la surface du tungstene grave. Cette etude nous a conduit a proposer un mecanisme detaille de l'interaction plasma/materiau dans lequel les echanges dans et au travers de la couche superficielle s'averent determinants pour le processus de gravure


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  • Détails : 214 p
  • Annexes : 126 REF

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