Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article a pour but de montrer l’intérêt d’une assistance plasma dans un procédé ALD. La première section de cet article permet d’introduire et de définir les plasmas froids ainsi que les réacteurs associés. La seconde section porte sur les avantages d’une assistance plasma dans un procédé ALD. Dans cette section, de nombreux exemples de matériaux déposés par PEALD sont donnés avec à chaque fois une discussion sur l’impact de l’assistance plasma sur leurs propriétés physico-chimiques ou électriques. Enfin, quelques limites actuelles de ce procédé sont données en fin d’article avant de conclure.
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This article deals with the principle and advantages of plasma-enhanced atomic layer deposition (PEALD). After a brief description of cold plasmas and reactors used in PEALD processes, the various applications and benefits of plasma assistance for thin film deposition are described. Many examples of materials deposited by PEALD are given, along with a discussion of the impact plasma assistance has on their physical, chemical and electrical properties. Lastly, some current limitations of this process are mentioned.
Auteur(s)
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Christophe VALLEE : Professeur des Universités de l’UGA (Université Grenoble Alpes) - Affiliations : Laboratoire des Technologies de la Microélectronique (LTM), CEA/LETI/MINATEC, 17 rue des Martyrs 38054 Grenoble Cedex 9, France ; Polytech Grenoble, 14 place du Conseil National de la résistance, 38400 Saint-Martin-d’Hères, France
INTRODUCTION
Les plasmas froids sont très souvent utilisés dans des procédés de dépôt par voie chimique ou physique. Ils permettent ainsi dans un procédé de dépôt chimique d’abaisser la température du procédé. Avec l’avènement du procédé ALD (Atomic Layer Deposition – dépôt par couche atomique), il était évident que des industriels ou chercheurs allaient aussi tenter d’y associer un plasma froid. Mais contrairement à un procédé de type PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) le plasma n’est pas utilisé pour dissocier un précurseur gazeux. On utilise le plasma uniquement lors de l’étape oxydante ou réductrice afin d’amener des espèces réactives en surface telles que O ou H. Ceci signifie qu’un design particulier du réacteur plasma est souvent nécessaire pour limiter le flux ionique en surface. Les avantages et l’impact de l’assistance plasma sur des couches minces déposées par PEALD sont nombreux. Cette assistance peut être utilisée pour modifier (augmenter) la vitesse de croissance par cycle, densifier un matériau, modifier sa résistivité électrique, modifier sa nature cristalline, etc. Tous ces avantages sont présentés et discutés ici dans cet article.
Les procédés PEALD sont principalement utilisés dans l’industrie de la microélectronique et plus généralement dans toutes les activités liées à la nanotechnologie utilisant des procédés sous vide. L’avènement du procédé ALD spatial, Roll to Roll par exemple, et atmosphérique, offre un formidable challenge pour les années à venir, avec le développement de réacteurs plasmas atmosphériques pour assister l’ALD et ainsi se passer de la technologie sous vide. Il reste aussi à démontrer l’efficacité des procédés ALD pour le dépôt conforme dans des motifs ayant des facteurs d’aspects supérieurs à 100 pour les oxydes ou 50 pour les métaux.
Domaine : matériaux – procédés
Degré de diffusion de la technologie : croissance
Technologies impliquées : dépôt couche mince assistée plasma (PECVD, PEALD)
Domaines d’application : microélectronique, nanotechnologie
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité : http://www.minalogic.com
Réseau des acteurs français : RAFALD http://www.rafald.org
Industriels : STMicroelectronics, CEA-LETI, Air Liquide, Altatech, Microtest, Annealsys, Encapsulix
Autres acteurs dans le monde : Applied Materials, ASM, Lam research, TEL, Beneq, Picosun, Oxford Instruments, Ultratech/cambridge nanotech, Arradiance, Intel
Contact : [email protected] ou [email protected]
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
Nanomaterials | ALD | PEALD
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Présentation
Conclusion2. PEALD
Dans ce chapitre nous allons présenter les différents réacteurs plasma utilisés en PEALD, puis nous donnerons de nombreux exemples concernant l’impact d’une assistance plasma sur les propriétés des couches minces élaborées.
2.1 Réacteurs
Il existe 3 types de réacteurs plasma pour assister l’ALD. Deux utilisent une source inductive tandis que le troisième utilise une source capacitive.
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Radical Enhanced ALD
Dans ce type de réacteur, on utilise une source plasma déportée. Ce plasma est généralement créé à partir d’une source inductive (13,56 MHz par exemple) ou micro-onde (2.45 GHz). Ce plasma est déporté afin d’éviter tout contact direct entre le plasma et le substrat. On utilise alors le fait que les particules chargées d’un plasma ont un libre parcours moyen plus faible que celui des radicaux afin de s’assurer qu’aucune espèce chargée du plasma (pouvant être source de défauts) n’est en contact avec la surface : seuls les radicaux survivront assez longtemps pour être encore actif au niveau du substrat. Ceci est illustré figure 4. Ce type de système plasma déporté est régulièrement utilisé dans des procédés de nettoyage de chambre de dépôt avec des plasmas NF3.
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Plasma Remote
Ce système utilise, le plus souvent, une source plasma inductive avec diffusion du plasma vers le substrat, tel qu’illustré figure 5. Le système est finalement assez semblable aux systèmes utilisés dans des procédés de gravure plasma de type ICP (Inductively Coupled Plasma) ou des procédés utilisant une source hélicon. Le potentiel plasma pour ces systèmes est généralement assez faible (de l’ordre de quelques dizaines de Volt), si bien que le bombardement ionique reste faible au niveau du substrat. Ces sources sont aussi appelées « haute densité – basse pression » si bien que le taux de radicaux actifs issus des dissociations des molécules (O à partir de O2 par exemple) est important. La source plasma peut être isolée de la chambre de dépôt, ce qui permet d’utiliser aussi ce réacteur en mode ALD thermique.
Quelques exemples de réacteurs PEALD utilisant ce système : Oxford OPAL et FLEXAL, Cambridge nanotech fidji, Novellus, Beneq TFS500....
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PEALD
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - POINTU (A.M.) et al - Techniques de l’ingénieur - D2835 (1997).
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(2) - PROFIJT (H.B.) et al - J. Vac. Sci. Technol. A - 29, 050801 (2011).
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(3) - CHOI (S-W.) et al - Journal of the Koran Physical Society - 42, S975-S979 (2003).
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(4) - DETAVERNIER (C.) et al - ECS Trans. - 16, 239-246 (2008).
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(5) - LANGEREIS (E.) et al - J. Appl. Phys. - 102, 083517 (2007).
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(6) - KIM (H.) et al - J. Appl. Phys. - 98, 014308 (2005).
-
(7) - PIALLAT (F.) et al - Microelectronic...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
RAFALD (Réseau des Acteurs Français de l’ALD) : http://www.rafald.org
Réseau des plasmas froids : http: http://plasmasfroids.cnrs.fr
Société Française du Vide (SFV) : http://www.vide.org
American Vacuum Society: http://www.avs.org
Fondation Nanosciences : http://www.fondation-nanosciences.fr/
HERALD (regroupement européen des acteurs de l’ALD) : http://www.european-ald.net/
HAUT DE PAGE
Conférences :
-
Workshop RAFALD : http://www.rafald.org
-
Conférence annuelle de l’AVS sur l’ALD (à Dublin pour l’année 2016) : http://ald2016.com/
-
Baltic ALD et EuroCVD : http://eurocvd-balticald2017.se/
-
AVS symposium : https://www.avs.org/symposium
-
CIP (International Colloquium on Plasma Processes) : http://www.vide.org/cip2015/...
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