Gravure du cuivre assistee par laser pour la microelectronique

Laser assisted copper etching for microelectronics

• Auteur / Autrice : AHCENE ALIOUCHOUCHE
• Direction : Jacques Boulmer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Nous avons mis au point un procede de gravure seche et basse temperature utilisant un laser excimere (uv pulse) et un gaz gravant chlore (cl#2 ou ccl#4). Ce travail a permis d'etudier a la fois la physique intervenant dans la gravure laser du cuivre en presence du gaz chlore et les conditions favorables a l'application eventuelle de ce procede a la microelectronique, pour des interconnexions entre circuits. On peut resumer la reaction a un processus de creation d'une couche chloree a la surface du cuivre, couche dont la desorption est assuree par le laser. Les deux gaz utilises mettent en jeu des processus differents de reaction et d'incorporation du chlore dans le cuivre. Le chlore reagit et diffuse spontanement dans le cuivre mais la reactivite est fortement accrue par le laser. Ce procede est tres efficace car il permet d'atteindre des vitesses de gravure de plusieurs centaines d'angstroms par tir. Toutefois le processus de diffusion spontanee du chlore entraine une contamination du cuivre tres importante pendant la gravure. La gravure laser du cuivre par ccl#4 est caracterisee par deux periodes principales: une periode dite d'incubation durant laquelle la gravure est tres faible, suivie d'une seconde periode ou la gravure est efficace. Des vitesses de gravure moyennes de 16 a/tir sont atteintes (soit 10 m/mn a une cadence de 100 hz). La contamination en chlore des zones gravees concerne 400 a au maximum. Le procede de gravure laser a ete teste sur des echantillons masques avec des motifs de 5 m. D'apres ces tests, la gravure laser est anisotrope et la perte de cote est inferieure a 0,4 m. Des resolutions submicroniques semblent donc possibles. La gravure laser du cuivre en presence de ccl#4 est tres selectivite vis a vis de la silice (isolant ou masque), du chrome (masque), et du silicium (substrat). Le profil de gravure est inhomogene lors de la gravure de zones de petites dimensions (diametre < 1 mm). Nous avons mis en evidence le role de la diffusion des especes reactives gazeuses au voisinage de la surface. Le confinement de ces especes dans la zone eclairee par le laser grace a l'introduction d'un gaz tampon permet de resoudre ce probleme