Etude et modélisation d'un procédé de gravure grille Poly-Silicium/Métal/High-K par plasma. Application aux nœuds technologiques 28 nm et 20 nm.

par Florian Chave

Projet de thèse en Nano electronique et nano technologies

Sous la direction de Laurent Vallier.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS) , en partenariat avec LTM - Laboratoire des Technologies Microélectroniques (laboratoire) depuis le 07-01-2010 .


  • Résumé

    Dans la course à l'intégration, l'un des paramètres les plus critiques dans la fabrication des dispositifs et leur performance est la définition des grilles des transistors et en particulier le contrôle en dimension de ces grilles de transistors. Pour le nœud technologique 32 nm, la variation totale de dimension des transistors devra être inférieure à 1 nm sur une tranche de 300 mm. Cela comprend la variation intra puce, intra plaque et plaque à plaque. La connaissance approfondie du procédé de gravure doit assurer un contrôle optimum de ces sources de variations et leur maîtrise. La complexité des empilements de grilles (oxydes de grille multicouches, métaux, polysilicium, masque dur) à partir du nœud 32 nm rend le contrôle du procédé de plus en plus difficile. Les caractéristiques de ce procédé vont avoir un impact direct sur les performances du dispositif (profil de la grille) et sur l'OPC (Optical Proximity Correction) qui occupe une place importante dans la réalisation des masques. En effet, la précision des modèles OPC dépend aussi bien de la connaissance du procédé lithographique que du procédé gravure. De nombreux facteurs influencent les caractéristiques d'un procédé de gravure grille : l'état du réacteur, la nature de l'empilement, le masque dur, l'environnement microscopique de la grille et bien entendu le procédé lui-même. Le travail de thèse consistera à étudier et à réduire les sources de variations du procédé de gravure grille. Il se concentrera sur l'impact de l'environnement (effets de proximité, topographie, empilements, matériaux,.) sur la géométrie de la grille. Cette étude pourra déboucher sur un modèle permettant de prédire les profiles de grille (dimension, forme) en fonction des paramètres de la recette de gravure par plasma(chimie, pression, RF, …), des matériaux, et de l'environnement de la grille. Le modèle proposé devra pouvoir être validé et intégré dans un environnement industriel. Cette étude se déroulera dans la salle blanche de ST Crolles 300 sur un réacteur commercial dernière génération en étroite collaboration avec le LTM (Laboratoire des Technologies de la Microélectronique). Le travail sera complété par des études menées au LTM sur une autre plate-forme expérimentale équipée de diagnostiques du plasma et de l'interaction plasma/surface. Elle permettra en particulier de déterminer précisément la nature des couches de passivation qui se forment sur les flancs de la grille en fonction de la chimie de gravure utilisée et des matériaux. Pour cela nous utiliserons le potentiel d'un système d'analyse de surface XPS 300 mm directement connecté à la plateforme de gravure et qui permet d'entreprendre des mesures d'analyse topographique chimique de toutes les surfaces exposées au plasma de gravure.

  • Titre traduit

    Study and modeling of High-K Metal Gate plasma etching process. Application in 28nm & 20nm technology.


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