État d'un gaz ionisé où coexistent électrons, ions et radicaux (espèces actives neutres). Utilisé dans de nombreuses étapes : gravure sèche, CVD assistée par plasma, décapage (ashing), etc.
Nom japonais: プラズマ
« Plasma » apparaît dans 53 questions d'entraînement réparties sur 14 thèmes, dont Gravure, Dépôt (CVD et PVD), Matériaux de procédé (gaz et produits chimiques).
Domaine: Gravure
Les plasmas de procédé sont faiblement ionisés : seule une petite fraction des molécules de gaz est ionisée, le reste étant constitué de molécules neutres et de radicaux. Un champ radiofréquence ou micro-onde appliqué accélère les électrons, légers, jusqu'à des énergies de quelques électronvolts, et leurs collisions dissocient et ionisent le gaz, tandis que les ions et les neutres, lourds, restent relativement froids. Cet état hors équilibre permet de réaliser sur une plaquette froide des réactions chimiques qui exigeraient sinon des centaines de degrés. Entre le plasma lumineux et toute surface se forme une fine gaine dont le champ électrique accélère les ions positifs vers la plaquette.
Les deux ingrédients actifs jouent des rôles différents. Les radicaux sont des fragments électriquement neutres et chimiquement réactifs qui se déplacent dans toutes les directions et réagissent de façon isotrope. Les ions sont accélérés à travers la gaine et frappent la plaquette presque verticalement, apportant énergie physique et directionnalité. La gravure ionique réactive (RIE) les combine pour obtenir des profils verticaux, et le procédé Bosch de gravure profonde du silicium va plus loin en alternant toutes les quelques secondes des étapes de gravure au SF6 et des étapes de passivation au C4F8 ; les ions n'éliminent la passivation qu'au fond, ce qui donne des tranchées de facteur de forme supérieur à 20 avec de petites ondulations des flancs appelées scallops.
Le plasma est présent partout dans la fab. Le CVD assisté par plasma (PECVD) dépose des films à environ 300 à 400 °C au lieu des 600 à 800 °C du CVD thermique, et le CVD par plasma haute densité combine dépôt et pulvérisation ionique pour remplir des espaces étroits. La pulvérisation magnétron confine les électrons à l'aide d'aimants pour entretenir un plasma d'argon dense vers 0,1 à 1 Pa. Le décapage (ashing) par plasma d'oxygène retire la résine photosensible. La nitruration par plasma et l'oxydation radicalaire modifient les diélectriques minces à basse température, le dopage par plasma implante des dopants à des énergies inférieures au keV, et les implanteurs ioniques extraient leurs ions d'une source plasma.
Les plasmas posent aussi des problèmes. Les charges qui s'accumulent sur des grilles isolées ou sur la résine peuvent dégrader des oxydes de grille de quelques nanomètres seulement ; en implantation ionique, un canon à plasma (plasma flood gun) fournit des électrons de basse énergie pour neutraliser ces charges. Le bombardement par des ions énergétiques peut endommager les cristaux, et les films PECVD contiennent généralement de l'hydrogène provenant des précurseurs, si bien que leur qualité est inférieure à celle des films CVD thermiques. La densité du plasma et le débit de gaz doivent être uniformes sur la plaquette pour que les vitesses de gravure et de dépôt restent homogènes. À noter : l'effet de dispersion plasma en photonique silicium concerne les porteurs libres dans un solide, et non une décharge gazeuse.
Réponse : C. Nitruration plasma
La nitruration plasma introduit près de la surface de l’oxyde, à une température relativement basse de quelques centaines de ℃, de l’azote actif produit par un plasma d’azote, pour former un oxynitrure (SiON) contenant environ 10 à 20% d’azote. L’azote pouvant être concentré côté surface, on limite la pénétration du bore et l’on augmente la permittivité pour réduire l’EOT sans dégrader les propriétés de l’interface Si/SiO2 (mobilité, etc.). En nitruration thermique (recuit NO ou N2O), l’azote s’accumule à l’interface.
Réponse : B. Les implantations à basse énergie et forte dose sont aisées, et le dopage est relativement uniforme même sur des structures tridimensionnelles
Contrairement aux méthodes à balayage de faisceau, le dopage plasma expose toute la surface du wafer aux ions en une fois, ce qui permet d'implanter en peu de temps des doses élevées de 10¹⁵ à 10¹⁶ cm⁻² même à basse énergie (1 keV ou moins). Comme les ions et radicaux arrivent de diverses directions, il facilite aussi le dopage des flancs de structures tridimensionnelles comme les ailettes des FinFET. En revanche, en l'absence d'analyse de masse, des éléments indésirables sont aussi introduits, et la mesure et le contrôle de la dose sont difficiles.
Les électrons énergétiques d'un plasma créent des radicaux et des ions réactifs sans chauffer la plaquette, ce qui permet la gravure, le dépôt et le traitement de surface à basse température. Les ions accélérés par la gaine rendent aussi possible une gravure verticale et anisotrope.
Les radicaux sont des espèces neutres très réactives qui se déplacent au hasard et gravent de façon isotrope, tandis que les ions sont chargés, accélérés par le champ de la gaine et frappent la plaquette presque verticalement. La gravure sèche équilibre les deux pour contrôler le profil et la sélectivité.
C'est la dégradation causée par le plasma lui-même, principalement l'accumulation de charges qui sollicite les oxydes de grille minces et les dégâts du réseau cristallin dus au bombardement ionique. On la limite par l'ajustement du procédé, la neutralisation des charges et des règles de dessin.
La nitruration plasma introduit près de la surface de l’oxyde, à une température relativement basse de quelques centaines de ℃, de l’azote actif produit par un plasma d’azote, pour former un oxynitrure (SiON) contenant environ 10 à 20% d’azote.
Comment s’appelle le traitement qui introduit à la surface …Le PECVD décompose et active les gaz précurseurs grâce à l'énergie des électrons du plasma, ce qui permet de déposer vers 300 à 400 ℃, contre environ 600 à 800 ℃ pour le CVD thermique, qui ne fait réagir que par la chaleur.
Quel est le principal avantage du CVD assisté par plasma (P…Le HDP-CVD dépose avec un plasma de densité supérieure à 10¹¹ cm⁻³ tout en érodant obliquement le film aux angles de l'ouverture avec des ions, par exemple d'argon, attirés par la polarisation du substrat, ce qui permet un remplissage depuis le fond.
Pourquoi le CVD à plasma haute densité (HDP-CVD) a-t-il été…La PEALD utilise un plasma lors de l'étape de réaction pour produire des radicaux très réactifs d'oxygène, d'azote ou d'hydrogène ; elle dépose ainsi à plus basse température que l'ALD thermique (de l'ambiante à quelques centaines de ℃) et s'applique à des combinaisons de matériaux qui réagissent mal thermiquement (SiN, TiN, etc.).
Quel est l'avantage de l'ALD assistée par plasma (PEALD) ?L'ashing est l'étape qui oxyde la matière organique de la résine par un plasma d'oxygène ou analogue et l'élimine sous forme de CO2 et de H2O ; son nom vient de la réduction en cendres (ash).
Comment appelle-t-on l'étape qui retire la résine photosens…CVD Gravure sèche Recuit Dose Décapage plasma (ashing) Implantation ionique RIE (gravure ionique réactive) Rendement (yield) NF3 (trifluorure d'azote) Oxynitrure (SiON)