Study of cryoetching plasma processes using fluorocarbon gases
Cette thèse a été réalisée au GREMI dans le cadre du projet ANR PSICRYO, en collaboration avec le laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM) et l'institut des matériaux de Nantes Jean Rouxel (IMN). Le but de ce projet de recherche était d'étudier l'interaction plasma-s...
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| Hlavní autor: | |
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| Další autoři: | , , , , , , , |
| Médium: | Thèse numérique |
| Jazyk: | Anglais |
| Vydáno: |
2025.
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| Témata: | |
| On-line přístup: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2025ORLE1062_va.pdf https://theses.fr/2025ORLE1062/abes https://theses.hal.science/tel-05570325 |
| Poznámka: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Groupe de recherches sur l'énergétique des milieux ionisés. UMR 7344 (Orléans ; 2012-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Christophe Cardinaud (Président du jury) ; Aurélie Girard, Emilie Despiau-Pujo, Jean Francois De Marneffe (Membre(s) du jury) ; David Eon, Jean-Paul Booth (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Etude de procédés de cryogravure à base de gaz fluorocarbonés |
| Shrnutí: | Cette thèse a été réalisée au GREMI dans le cadre du projet ANR PSICRYO, en collaboration avec le laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM) et l'institut des matériaux de Nantes Jean Rouxel (IMN). Le but de ce projet de recherche était d'étudier l'interaction plasma-surface dans les procédés de cryogravure avancés. Les procédés de cryogravure par plasma se caractérisent par une thermalisation du substrat en dessous de -40ů ce qui permet de renforcer certains mécanismes de passivation. Ces procédés sont à l'étude dans le secteur de la microélectronique car ils permettent des gravures d'une grande précision avec une altération moindre des couches minces de surface. Ce manuscrit résume les résultats de cryogravure obtenus sur des matériaux à base de silicium (principalement Si et SiO2) en utilisant des procédés cyclique de type Bosch avec la répétition de plasmas fluorocarbonés (c-C4F8 et CF4) suivi de plasma SF6. Ce travail a été réalisé avec un réacteur ICP qui dispose d'un porte-substrat cryogénique utilisant de l'azote liquide pouvant atteindre -150ů. L'étude s'est principalement portée sur la relation entre les propriétés de gravure obtenues et les paramètres du plasma qui ont pu être caractérisés en fonction de la température du porte-substrat entre 20ů et -150ů. La caractérisation des profils, vitesses et sélectivités de gravure a été réalisée par microscopie électronique par balayage (MEB) et éllipsométrie in-situ. La caractérisation des propriétés des plasmas étudiés a été réalisée par spectrométrie de masse, spectroscopie d'absorption UV ainsi que par sonde capacitive. L'étude s'est principalement portée sur les procédés de type Bosch où il a été démontré que la diminution de la température permettait de renforcer les mécanismes de passivation apportés par plasmas c-C4F8. Par la suite, un procédé cyclique utilisant du CF4 comme gaz de passivation a pu être développé permettant d'obtenir des profils de gravure anisotropiques à -100ů. This PhD thesis was carried out at the GREMI laboratory as part of the ANR PSICRYO project in collaboration with the Laboratoire des Technologies de la Microélectronique (LTM) and the Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel (IMN). The aim of this research project was to study plasma-surface interactions in advanced cryo-etching processes. Plasma cryoetching processes are characterized by a substrate thermalization below -40ů, which enhances certain passivation mechanisms. These processes are currently studied in the microelectronics industry, as they enable high-precision etching with reduced surface damage. This manuscript summarizes cryo-etching test results obtained on silicon based materials (mainly Si and SiO2) using cyclical Bosch type processes consisting in the repetition of fluorocarbon plasmas (c-C4F8, CF4) followed by SF6 plasma steps. This work was carried out using an ICP reactor equipped with a cryogenic substrate holder using liquid nitrogen which can reach -150ů. The study focused on the relationship between the etching properties obtained and the plasma parameters which were characterized in relation to the substrate temperature between 20ů and -150ů. Characterization of etching profiles, etch rates and selectivities were carried out using scanning electron microscopy (SEM) and in-situ ellipsometry. Plasma charcteristics were analyzed by mass spectrometry, UV absorption spectroscopy and capacitive probe measurements. The study focused mainly on Bosch-type processes, where it was demonstrated the decrease of substrate temperature enhanced fluorocarbon passivation mechanisms provided by c-C4F8 plasma. Subsequently, a similar cyclical process using CF4 plasma for sidewall passivation was developed which allowed to obtain anisotropic etch profiles at -100ů. |
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| Popis jednotky: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Groupe de recherches sur l'énergétique des milieux ionisés. UMR 7344 (Orléans ; 2012-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Christophe Cardinaud (Président du jury) ; Aurélie Girard, Emilie Despiau-Pujo, Jean Francois De Marneffe (Membre(s) du jury) ; David Eon, Jean-Paul Booth (Rapporteur(s)) |
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