Développement et caractérisation de nouveaux procédés de dépôt PEALD sélective d'oxyde de Silicium pour le remplissage de tranchées d'isolation profondes à fort ratio d'aspect pour application en imageurs à illumination face-arrière

Development and characterisation of a new ALD Silicon Oxide gapfill process for deep trenches with high aspect ratio on 3D-stacked BSI image sensors

• Auteur / Autrice : Martial Santorelli
• Direction : Jean-Hervé Tortai
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Nano électronique et Nano technologies
• Date : Inscription en doctorat le 05/12/2022
• 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 des Technologies de la Microélectronique

Mots clés

Mots clés libres

PEALD sélective

Remplissage de tranchées d'isolation

Fort ratio d'aspect

Imageurs à illumination face-arrière

PEALD selective

Gapfill process for deep trenches

High aspect ratio

3D-stacked BSI image sensors

Résumé

Actuellement les meilleures techniques de dépôt d'oxyde de silicium à notre disposition ne nous permettent pas de remplir parfaitement les tranchées profondes avec les designs les plus agressifs. Ce mauvais remplissage a un impact non négligeable sur les propriétés optiques et électriques des imageurs BSI. Dans le cadre de cette thèse nous proposons de développer 2 grands axes de recherche : L'axe principal concerne la partie procédé de dépôts de couches minces avec l'étude et le développement d'une nouvelle technique de remplissage en oxyde de silicium SiO2 des tranchées profondes DTI & CDTI, qui ne laisse pas apparaitre de vide dans les tranchées. Le second axe, plus exploratoire, concerne le développement d'une technique de métrologie avancée de scatterometrie infra-rouge, afin de permettre la détection de vide dans ces tranchées de manière non destructive pour les plaques de silicium, cet aspect est à notre connaissance à l'état de l'art. Le but de cet axe est de montrer la preuve de concept afin d'imaginer dans le futur le développement et la mise en place d'un équipement de contrôle en ligne non destructif de la présence de ces vides dans les tranchées DTI/CDTI sur les plaques de productions.

Currently, the best silicon oxide deposition techniques at our disposal do not allow us to perfectly fill deep trenches with the most aggressive designs. This poor filling has a significant impact on the optical and electrical properties of BSI imagers. In the framework of this thesis we propose to develop 2 main research axes: The main axis concerns the process of thin film deposition with the study and development of a new technique of filling with silicon oxide SiO2 of deep trenches DTI & CDTI, which does not leave any void in the trenches. The second axis, more exploratory, concerns the development of an advanced metrology technique of infrared scatterometry, in order to allow the detection of voids in these trenches in a non-destructive way for the silicon wafers, this aspect is to our knowledge at the state of the art. The goal of this axis is to show the proof of concept in order to imagine in the future the development and the implementation of an equipment of non-destructive on-line control of the presence of these voids in the DTI/CDTI trenches on the production wafers.