Cinetiques et dommages associes a la gravure selective silice sur silicium sous faisceau d'ions fluorocarbones. Caracterisation des surfaces gravees par spectrometrie auger, spectrometrie de photoelectrons et contact electrique

Kinetics and damage associated to the selective etching of silicon dioxide on silicon by fluorocarbon ion beam. Characterization of the etched surfaces by auger spectrometry, x-ray photoelectron spectrometry and electrical contact

• Auteur / Autrice : EMMANUEL COLLARD
• Direction : Claude Lejeune
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1990
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

La gravure selective et anisotrope de la silice sur le silicium est une etape decisive des technologies silicium submicroniques. Des limitations des procedes en plasma sont apparues. L'exploitation de procedes sous faisceaux d'ions fluorocarbones peut, sous reserve d'optimisation, fournir une solution au probleme en terme de compromis sur les facteurs de qualite de la gravure: vitesses, selectivite et integrite des substrats. Un nouveau type de canon a ions, la source d'ions reflex electrostatique (sire-maxi) a excitation continue et a cathode chaude specifique a l'operation avec les fluorocarbones, est exploite. La cinetique et les dommages associes a la gravure par les ions extraits de decharges de cf#4, chf#3 ou c#3f#8 sont etudies. Les vitesses de gravure sont mesurees soit par profilometrie soit par le suivi de la pression partielle de sif#4. L'etat des surfaces gravees et la couche de residu fluorocarbone, qui croit preferentiellement sur le silicium et assure la selectivite de la gravure, sont caracterises par des techniques complementaires: ellipsometrie, spectrometrie et profils auger en profondeur, spectrometrie de photoelectrons et contact metal/silicium. L'influence des principaux parametres de l'interaction faisceau-surface, composition en masses du faisceau d'ions, dose d'irradiation, energie et incidence des ions, a ete etudiee. Nous demontrons que la selectivite sio#2/si est avant tout determinee par la composition du faisceau d'ions (caracterisee par le rapport f/c) puis par l'energie des ions. Une faible valeur de ce rapport conduit ainsi a une selectivite qui est d'autant plus grande que l'energie diminue, et qui devient infinie en dessous d'une valeur seuil, fonction de f/c. A 200 ev et avec chf#3, une selectivite de 60 environ est obtenue. Les variations associees de l'epaisseur et de la structure de la couche de residu (couche reactive mixee et couche inco