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Modélisation multi-échelle du comblement par LPCVD de tranchées profondes pour la fabrication de nouveaux composants de puissance

Jaouen, Lionel and Roqueta, Fabrice and Scheid, Emmanuel and Vergnes, Hugues and Caussat, Brigitte Modélisation multi-échelle du comblement par LPCVD de tranchées profondes pour la fabrication de nouveaux composants de puissance. (2005) In: 10ème Congrès de la Société Française de Génie des Procédés, 21-25 Sep 2005, Toulouse, France .

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Official URL: http://www.sfgp.asso.fr/

Abstract

Plus que jamais, accroître simultanément le niveau d'intégration et les performances des composants microélectroniques présente un enjeu majeur pour les praticiens du domaine. Dans le cas des capacités, une solution efficace pour réduire l'aire d'occupation en surface du substrat tout en conservant de fortes capacitances est de fabriquer des structures à trois dimensions, impliquant la gravure puis le comblement de tranchées profondes dans le volume des plaquettes de silicium. La fabrication de ces capacités 3D implique en particulier le dépôt par LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) de silicium polycristallin, de nitrure de silicium, de silicium dopé in situ au bore et au phosphore, dans des tranchées de largeur micronique à très fort rapport de forme (le rapport de la largeur sur la profondeur des gravures peut excéder 50). Les procédés de LPCVD industriels permettent actuellement de traiter simultanément jusqu'à 200 plaquettes pré-gravées de 20 voire 30 cm de diamètre. Parvenir à combler de façon conforme, c'est-à-dire sans laisser de vide, et avec une bonne uniformité en termes d'épaisseur déposée, de composition chimique et de structure cristalline, de telles microstructures, à la fois suivant leur profondeur et en tout point de la charge de plaquettes, présente un enjeu technologique important. C'est dans le but d'accélérer la phase de mise au point et d'industrialisation de ces procédés LPCVD pour le comblement de tranchées profondes qu'une étude de modélisation multi-échelles a été engagée. Cette étude vise à développer un ensemble auto-cohérent de modèles permettant de représenter localement les phénomènes physico-chimiques en jeu, de l'échelle du réacteur jusqu'à celle de la tranchée, en vue de disposer d’outils performants de simulation et d’optimisation du comportement du procédé. Dans un premier temps, un modèle de simulation du réacteur a été mis au point sur la base du code de CFD Fluent, qui permet d’accéder aux cartes de vitesses d’écoulement, de température, de composition du gaz et de vitesses de dépôt en tout point de l’équipement. Un modèle 2D à l’échelle des tranchées a ensuite été développé, toujours sur la base du code Fluent, qui permet de suivre l’évolution du profil en épaisseur du dépôt avec le temps. Les premiers résultats obtenus pour le dépôt de silicium pur à partir de silane seront présentés et commentés, pour divers rapports de forme et géométries de tranchées. En particulier, le phénomène rémanent de « bowing » sera simulé. La nécessité d’interconnecter ces deux échelles de modélisation par une procédure auto-cohérente sera illustrée, en particulier pour les cas de fortes surfaces spécifiques initiales des plaquettes. De premières pistes de progrès seront finalement proposées.

Item Type:Conference or Workshop Item (Poster)
Additional Information:Published on CD-Rom : Récents progrès en génie des procédés N° 92: 10° Congrès de la SFGP, Toulouse 2005. Le génie des procédés vers de nouveaux espaces
Audience (conference):National conference proceedings
Uncontrolled Keywords:
Institution:Other partners > STMicroelectronics (FRANCE)
Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT
Université de Toulouse > Université Paul Sabatier-Toulouse III - UPS
Université de Toulouse > Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA
French research institutions > Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS
Laboratory name:
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Deposited By: Brigitte CAUSSAT-BONNANS
Deposited On:02 Jul 2009 09:02

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