Thèse soutenue

Développement de procédés de gravure plasma d’espaceurs de grille en Si3N4 pour la réalisation de transistors en architecture 3D
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Auteur / Autrice : Valentin Bacquié
Direction : Nicolas Possémé
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Nanoélectronique et nanotechnologie
Date : Soutenance le 22/03/2022
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information (Grenoble ; 1967-....)
Jury : Président / Présidente : Ahmad Bsiesy
Examinateurs / Examinatrices : Cécile Jenny, Agnès Granier
Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Cartry, Laurent Thomas

Résumé

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L’étape de gravure des espaceurs de grille est de plus en plus exigeante avec la réduction de la longueur de grille des transistors CMOS. Des architectures 3D sont actuellement proposées pour améliorer leurs performances. De nombreuses contraintes doivent être respectée lors de la fabrication de ces architectures : un contrôle de la dimension critique, une faible consommation de Si constituant de la zone active, une absence de formation de pied au niveau du bas des espaceurs de grille mais aussi de la zone active. L’objectif de la thèse est de développer une nouvelle stratégie de gravure répondant à ces contraintes. Pour ce faire, les travaux ont porté dans un premier temps sur la compréhension des mécanismes de gravure du Si3N4 sélectivement au Si et au SiO2 dans une chimie à base de CH3F/O2/He avec ajout de SiCl4. Dans un second temps, un nouveau procédé de gravure cyclé a été développé pour pallier aux limitations d’une approche continue. La gravure consiste à alterner une chimie en CH3F/O2/He avec ajout de SiCl4 et une chimie en CH2F2/O2/CH4/He pour compléter la gravure des espaceurs de grille sur des architectures 3D. Après développement, nous démontrons que cette stratégie permet de dépasser l’état de l’art. La dimension critique des espaceurs est préservée tout en assurant, avec un nombre limité de cycles, l’élimination totale des espaceurs parasites. Enfin, des stratégies de gravure du matériau SiCOH dense par modification sur les premiers nanomètres ont montré des perspectives intéressantes pour ce type d’application.