Dépôt sélectif localisé d’oxydes pour la microélectronique

Dans le but de réduire les coûts de fabrication des circuits intégrés et de poursuivre leur miniaturisation, des approches reposant sur l’utilisation de procédés de dépôts sélectifs sont désormais envisagées en complément de la photolithographie. Les travaux récents sont très majoritairement liés à l’utilisation du dépôt par couches atomiques (ALD) qui est une technique très appropriée pour le développement d’un procédé sélectif en raison de sa grande sensibilité à la chimie de surface. L’ALD est une méthode de dépôt de couches minces basée sur l’adsorption autolimitée sur une surface de précurseurs en phase gazeuse et de réactions de surface entre les molécules de précurseurs et un réactif, permettant un contrôle à l’échelle atomique de l’épaisseur et de la qualité du matériau déposé.

L’objectif de cette thèse concerne la mise en place d’un dépôt sélectif localisé (ASD pour Area Selective Deposition) basé sur l’utilisation d’une couche organique permettant la désactivation des réactions chimiques de surface en ALD. Cette couche organique agit comme une couches d’inhibition de l’ALD qui permet un dépôt sélectif par zone. Dans la littérature, cette approche utilise généralement des monocouches auto-assemblées (SAM) qui peuvent présenter des limitations en terme de densité et de stabilité thermique ou chimique. Dans cette thèse, on s’intéressera au développement de couches minces d’inhibition déposées par CVD dans le but de trouver une méthode polyvalente pour permettre le dépôt sélectif d’oxydes métalliques. Outre la sélectivité avec les dépôts ALD, les critères de sélection seront la stabilité thermochimique de la couche d’inhibition afin de résister aux conditions de l’ALD ainsi que la possibilité de déposer des couches épaisses d’oxydes.

Au cours de cette thèse l’étudiant aura accès à plusieurs équipements de dépôts (ALD, PECVD, iCVD) ainsi qu’à une riche plateforme de nano-caractérisation (ellipsométrie, FTIR, angle de contact, AFM, XPS, Tof-SIMS). Ces analyses de surface et ces caractérisations des couches minces permettront d’identifier la meilleure approche afin d’obtenir des sélectivités les plus élevées possibles. La caractérisation fine des films organiques et inorganiques à l’échelle nanométrique sera également réalisée sur des structures patternées. On s’intéressera aussi à mettre en évidence les mécanismes à l’origine de la sélectivité ainsi que les mécanismes de génération de défauts.

L’objectif final de ce projet visera à mettre en œuvre le procédé d’ASD développé pour la réalisation d’un démonstrateur (opto)électronique.

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