Etude d'un plasma de sf 6 cree dans un reacteur helicon : application a la gravure du carbure de silicium

par PASCAL CHABERT

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jérôme Perrin.

Soutenue en 1999

à Paris 11 .

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  • Résumé

    Ce travail concerne l'etude d'un plasma de sf 6 cree dans un reacteur helicon et son utilisation pour la gravure rapide du carbure de silicium (sic). Nous avons d'abord identifie les regimes de fonctionnement du reacteur les plus interessants pour la gravure rapide. Pour cela, nous avons mesure le flux d'ions positifs et la concentration de fluor en fonction de la pression, de la puissance et de la distance a la source. Seuls les regimes inductifs et helicon (fortes puissances) produisent un flux ionique important. Dans ce cas, lorsque p < 1 mtorr le flux d'ions positifs est uniforme sur l'axe de la chambre de diffusion, alors que pour p > 1 mtorr il diminue lorsque la distance a la source augmente. La structure radiale de la decharge dans la chambre est due au champ magnetique et aux ions negatifs. A partir d'un travail theorique et d'une simulation sur le critere de formation de la gaine en plasma electronegatif, nous avons mis au point une technique a deux sondes electrostatique pour mesurer la fraction d'ions negatifs = n -/n e. Elle nous a permis d'etablir les profils radiaux des particules chargees dans la chambre : le centre du plasma est domine par les electrons confines par le champ magnetique alors que les bords du plasma sont constitues essentiellement d'ions positifs et d'ions negatifs. Enfin, la concentration de fluor atomique, mesuree par actinometrie, augmente lineairement avec la pression de sf 6. Dans un deuxieme temps, nous avons etudie les mecanismes de gravure du sic en utilisant la fluorescence induite par laser. Nous avons ensuite utilise l'ensemble des resultats pour optimiser le reacteur helicon. La vitesse de gravure maximum est obtenue lorsque p 5 mtorr (forte concentration de fluor) et que le substrat est positionne pres de la source (ou le flux d'ions positifs est maximum). Notre procede de gravure du sic, utilisant le nickel comme masque, permet d'atteindre une vitesse de gravure de 1 m/mn, deux fois superieure a l'etat de l'art.


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  • Détails : 282 p.
  • Annexes : 130 ref.

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  • Cote : TH2014-014278
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