Gravure profonde du silicium par le procédé cryogénique : application à la réalisation de trous traversants : optimisation du procédé, mécanismes réactionnels en phase gazeuse et interaction plasma/silicium

par Thomas Tillocher

Thèse de doctorat en Physique des plasmas

Sous la direction de Pierre Ranson et de Rémi Dussart.

Soutenue en 2006

à Orléans .


  • Résumé

    En microélectronique de puissance, l’intégration des composants peut être optimisée en reportant une partie des fonctions en face arrière du substrat de silicium. Ces dernières sont interconnectées par des vias qui peuvent être réalisés par gravure plasma. L’objectif de ce travail de thèse a consisté à graver, par le procédé cryogénique, des trous de 20 µm traversant de part en part le substrat de silicium sur une épaisseur de 400 µm. Nous avons optimisé les paramètres procédé, tels que les débits de gaz, la puissance source et la tension d’autopolarisation, en nous appuyant sur des diagnostics plasma. Ces expériences ont permis également d’étudier les mécanismes réactionnels dans le plasma de gravure ainsi que l’interaction de ce dernier avec la surface en silicium. Nous avons mis en évidence, par spectrométrie de masse, l’existence d’un seuil d’oxydation en fonction du pourcentage d’oxygène sur des substrats de silicium non masqués. Il est caractéristique d’un régime de passivation et se manifeste par une forte diminution de la vitesse de gravure. Ce résultat permet d’interpréter les mécanismes de gravure de profils anisotropes. Nous avons, par ailleurs, caractérisé le procédé de gravure des trous en fonction de certains paramètres, notamment la température du substrat. Nous avons pu montrer que le point de procédé y était très sensible. Un porte-substrat homogène en température est donc requis requis pour s’affranchir des non-uniformités de gravure. L’uniformité en température a pu être mise en évidence par une nouvelle technique reposant sur les zones d’apparition du silicium noir (microstructures colonnaires). Malgré ses performances attrayantes (vitesse de gravure moyenne de 7 µm. Min-1), le procédé souffre d’un manque de robustesse et est à l’origine d’une gravure sous masque et d’un bombage latéral des parois importants. Nous avons mis au point deux nouveaux procédés, qui ont fait l’objet d’un dépôt de brevet. Ils permettent de réduire les défauts de gravure et de rendre le procédé plus robuste en température.

  • Titre traduit

    Silicon deep etching by the cryogenic process : application to the drilling of holes : process optimisation, gas phase reactional mechanisms and plasma/silicon interaction


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Informations

  • Détails : 1 vol. (235 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 225-233

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  • Bibliothèque : Université d'Orléans. Service commun de la documentation.Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS 19-2006-60
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