Soutenance de thèse de Jack NOS

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 -40°C 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 cycliques 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 -150°C. 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 20°C et -150°C. 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 -100°C.