Gravure du phosphure d'indium inp en plasma ch#4/h#2 pour les technologies micro-electroniques

Dry etching of inp in ch#4/h#2 plasma for microelectronic applications

• Auteur / Autrice : YANNICK FEURPRIER
• Direction : Christophe Cardinaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Nantes

Résumé

L'utilisation de plasmas a base de methane et d'hydrogene s'est imposee depuis quelques annees pour les etapes de gravure des technologies de fabrication de composants micro et opto-electroniques de la filiere inp. Ce memoire de these traite de la gravure des materiaux de la filiere inp par plasma ch#4/h#2 a partir d'une approche experimentale fondee sur l'etude de l'interaction plasma-surface. La caracterisation du plasma ch#4/h#2 lors de la gravure des semi-conducteurs inp, gaas et ingaas a ete realisee par spectroscopie d'emission optique et par spectrometrie de masse. Ces techniques d'analyse ont ete utilisees pour la detection des produits de gravure des elements iii et v et des especes neutres actives. Les analyses de surface quasi in-situ par spectrometrie de photoelectrons (xps) ont permis de caracteriser de facon tres precise l'endommagement des surfaces apres gravure. Le traitement des spectres xps a conduit a la definition d'un modele de representation de la couche analysee. Une bonne correlation entre le suivi des produits de gravure, des neutres reactifs et l'analyse de surface par xps a ete obtenue. Grace a cette approche experimentale, l'application d'un modele de gravure (modele de gravure de mayer et barker) a permis de montrer le role des neutres reactifs et du bombardement ionique dans le mecanisme de gravure de l'indium et du phosphore. L'epaisseur de la couche endommagee a ete determinee pour les differentes conditions de gravure etudiees. En decharge de type rie, une comparaison de la gravure des semi-conducteurs inp, gaas et ingaas a ete effectuee. Une etude de la selectivite de gravure d'une couche inp sur une couche ingaas a conduit a proposer l'addition d'oxygene en faible quantite au melange ch#4/h#2, procede qui peut etre envisage pour la technologie de fabrication du tbh inp/ingaas. Enfin, d'excellents resultats ont ete obtenus pour la gravure de inp a partir d'un melange ch#4/h#2 avec une source de plasma haute densite de type icp. L'utilisation de polarisation faible permet de graver inp avec des vitesses de gravure assez elevees tout en conservant un tres bon etat de surface. Des couches endommagees inferieures ou egales a 10 angstroms ont ete obtenues.