Etude des effets d'antenne intervenant lors des procedes plasma, et des degradations induites sur les composants cmos de technologies 0,25 et 0,18 m

par JEAN PIERRE CARRERE

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de JEAN CLAUDE PORTAL.

Soutenue en 2000

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Cette etude developpe les causes et les consequences des effets d'antenne, qui apparaissent lors des procedes plasma, et qui sont a l'origine de la creation de tensions parasites aux bornes des transistors mos. Tout d'abord, un protocole experimental a ete mis au point. Il est base sur des structures de test cmos dites antenne, et sur la caracterisation de reacteurs plasma par des matrices de capteurs eeprom de tension et de courant. Ensuite, les deux principaux mecanismes a l'origine des effets d'antenne ont ete experimentalement isoles dans differents procedes plasmas pour la gravure de lignes et de trous, et pour le depot de couches isolantes. Le premier phenomene est lie a la forme des motifs constituant l'antenne, qui cause un effet d'ombrage electronique. Le second est lie a l'uniformite du plasma au dessus de la plaque. Si un modele base sur une representation maxwellienne des electrons du plasma suffit a expliquer qualitativement la polarite et l'evolution des tensions d'antenne dues aux effets d'ombrages, ce type de modele montre ses limites pour un plasma non-homogene, notamment avec un plasma magnetise. Diverses methodes sont ensuite testees pour reduire les tensions d'antenne, selon leur origine : optimisation du reacteur plasma, des parametres caracteristiques du procede (pression, puissance source), ou alors prevention des effets d'antenne lors de la conception des circuits, notamment par l'utilisation de diodes de protection. Enfin, nous montrons que les degradations resultantes des effets d'antenne changent de nature lorsque l'epaisseur d'oxyde de grille diminue, et sont aussi fonction de parametres tels que la temperature, la taille du composant mos, la nature de l'oxyde de grille. Nous discutons enfin de la validite des lois statistiques usuelles aux phenomenes de claquage pour interpreter les degradations dues aux effets d'antenne.

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Informations

  • Détails : 253 p.
  • Annexes : 152 ref.

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