Etude et caractérisation avancées des procédés plasma pour les technologies sub-0. 1 um

Study and characterization of plasma processes for sub-0. 1 um technologies design

• Auteur / Autrice : David Fuard
• Direction : Olivier Pierre Etienne Joubert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Orléans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gravure par plasma

Résumé

L'accroissement des densités d'intégration dans les circuits intégrés nécessite l'utilisation d'isolants (appelés ±low-Kα) à plus faible constante diélectrique (er) que celle de l'oxyde de silicium (er = 4. 4). Dans ce cadre, la gravure plasma d'un nouveau polymère hydrocarboné, le SiLK (er = 2. 65), a été étudiée : Le problème technologique majeur rencontré avec ces nouveaux matériaux demeure leur très faible seuil de gravure ionique réactive, qui conduit inévitablement à une forte déformation des profils de gravure (±bowα). Un moyen d'obtenir une gravure anisotrope est de déposer une couche de passivation sur les flancs des motifs gravés au cours du procédé plasma. Dans le cas du SiLK, il a été démontré qu'il existe une très forte corrélation entre : la formation et la présence de résidus de gravure peu volatils dans la phase gazeuse du plasma, l'obtention de profils de gravure plus anisotropes, et la détection d'une couche SiLK graphitée (matériau carboné amorphe pauvre en hydrogène) à la fois sur les flancs, les sommets et au fond des structures gravées. D'autres sources de carbone, comme la présence d'un masque résine ou l'ajout de méthane au mélange gazeux, peuvent être utilisées pour améliorer l'anisotropie de gravure. Ce travail a aussi permis de développer une technique d'analyse topographique chimique avec une orientation du substrat (par rapport aux angles d'irradiation X et de collection des photo-électrons) adaptée à l'analyse de structures totalement isolantes. Par la suite, une recherche de l'origine de la déflexion des ions sur les flancs (responsable de la déformation des profils de gravure au cours du procédé plasma) a été menée parmi les trois phénomènes connus potentiellement responsables du ± bow α : i. E. La réflexion des ions sur la facette du masque, la température transverse des ions ou la présence de charges électrostatiques dans les structures en cours de gravure.