FR3037712A1 - Methode de realisation de motifs par implantation - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de gravure d'une couche à graver (550) comprenant au moins un motif présentant des flancs (551) comprenant : - au moins une étape de modification (402) de la couche à graver (550) par mise en présence de la couche à graver (550) avec un plasma dans lequel on introduit du CxHy et comprenant des ions plus lourds que l'hydrogène ; et dans lequel ○ le plasma créé un bombardement d'ions à base d'hydrogène provenant du CxHy, le bombardement étant anisotrope selon la direction principale d'implantation (351) qui est parallèle auxdits flancs (551) et de sorte à modifier des portions (454) de la couche à graver (550) qui sont inclinées par rapport à ladite direction principale d'implantation (351) et de sorte à conserver des portions non-modifiées sur les flancs (551), ○ des espèces chimiques du plasma contenant du carbone provenant du CxHy forment un film carboné (456) notamment sur les flancs ; - au moins une étape de retrait (403) de la couche à graver modifiée (454) à l'aide d'une gravure sélective des portions modifiées (454) la couche à graver (550) vis-à-vis du film carboné (456).
Description
1 DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne en général la fabrication de toutes sortes de composants produits par l'industrie de la microélectronique et des industries connexes et plus particulièrement la réalisation par gravure de motifs de tailles pouvant s'exprimer en nanomètres ou nm, c'est-à-dire : 10-9 mètre. ÉTAT DE LA TECHNIQUE La course incessante à la réduction des dimensions qui caractérise toute l'industrie de la microélectronique n'a pu se faire qu'avec l'apport d'innovations clés 10 tout au long de décennies de développement depuis que les premiers circuits intégrés (Cls) ont été produits industriellement dans les années soixante. Parmi les innovations essentielles qui ont permis que la « loi » dite de Moore continue de s'appliquer depuis que les premiers circuits intégrés ont été développés c'est-à-dire : un doublement observé de la densité du nombre de composants tous 15 les deux ans, l'utilisation de techniques de gravure dite « sèche » a grandement contribué au maintien de cette croissance jusqu'à maintenant. Les gravures sèches recouvrent essentiellement toutes les techniques dans lesquelles on établit, dans une enceinte confinée, un plasma gazeux qui réagit physiquement et chimiquement avec la surface de la tranche à graver, d'où le nom de « gravure plasma » 20 communément utilisé. Alors que les dimensions des transistors, qui constituent la quasi-totalité des composants d'un CI, pouvaient encore s'exprimer en microns (10-6 mètre) dans les années 80, les dimensions qu'il faut pouvoir atteindre désormais pour la réalisation des dernières familles de circuits ou « noeuds » technologiques sont inférieures à 25 20 nm. Ainsi, poussées à leurs limites extrêmes, les techniques de lithographie et de gravure doivent faire face à des défis de plus en plus grands pour l'obtention de motifs d'aussi petites dimensions. En particulier, l'obtention en lithographie de tels motifs se heurte à de nombreux problèmes physiques liés, entre autres, à l'utilisation de masques et à la longueur 30 d'onde de la lumière qu'il faudrait alors pouvoir utiliser (ultra-violet extrême) pour l'insolation de résines photosensibles ou, dans le cas où l'insolation se fait à l'aide d'un faisceau d'électron (e-beam), à la très faible productivité de telles méthodes où chaque motif doit être insolé individuellement. 3037712 2 Pour néanmoins progresser et permettre de continuer à réduire les dimensions critiques des motifs à réaliser (ou « CD » de l'anglais « critical dimension »), on doit alors avoir recours à des techniques très sophistiquées associant gravure et photolithographie. 5 Comme montré sur la figure 1, une première méthode, associant lithographie et gravure et destinée à réduire la dimension critique d'un motif à graver, consiste à d'abord définir par lithographie, comme montré sur la figure 1 a, dans une couche de résine 110, la dimension minimale que l'on peut réaliser de cette façon. Ensuite, comme montré sur la figure 1 b, on procède à un rognage ou « trimming » 112 du motif de résine à l'aide d'une première gravure sélective sèche qui permet d'atteindre la taille critique souhaitée. On peut alors ensuite, comme montré sur la figure 1 c, graver le motif de taille critique 140 dans la couche sous-jacente 120, par exemple du silicium polycristallin constituant typiquement la grille des transistors, qui repose elle-même sur une couche isolante 130, typiquement de l'oxyde de silicium (SiO2).
Cependant, comme montré sur la figure 1 d, il est alors fréquent avec les techniques actuelles que, lors de la gravure du matériau de la couche 120, on obtienne un « facettage » 150 du motif gravé qui s'éloigne significativement de la forme idéale recherchée : celle d'un rectangle sur la figure 1. Une autre technique couramment utilisée pour pallier les limitations de la photolithographie traditionnelle est connue sous l'acronyme SADP de l'anglais « self- aligned double patterning », c'est-à-dire : à « motif double auto-aligné ». Dans cette technique, décrite très brièvement ci-après à l'aide de l'exemple de la figure 2, on définit comme ci-dessus des motifs 222 de la taille minimale permise par la lithographie dans une couche 220 qui va constituer un masque dur (HM de l'anglais « hard mask »). Ceci est illustré par la figure 2a. Comme montré sur la figure 2b, on procède ensuite à un dépôt conforme, c'est-à-dire d'égale épaisseur quelle que soit l'orientation des surfaces, d'un matériau de recouvrement ou « liner » 240 que l'on va pouvoir graver de façon très anisotrope, comme illustré sur la figure 2c, afin de ne laisser en place que les motifs 242 sur les flancs des motifs 222 précédemment définis. Après enlèvement du matériau des motifs initiaux 222, comme montré sur la figure 2d, il ne reste plus en place que les motifs de flancs 242. On notera ici que l'on obtient bien un doublement du nombre 3037712 3 des motifs obtenus et que ceux-ci sont en effet auto-alignés puisqu'ils proviennent d'un même motif initial 222 défini préalablement par lithographie. Comme illustré sur la figure 2e, le masque dur supérieur (HM2) 220 va permettre ensuite la gravure d'un autre masque dur (HM1) 210 à partir des motifs 5 242, de taille critique et de densité supérieures à ce qu'on a pu réaliser par lithographie, permettant ainsi de repousser les limites d'intégration inhérentes aux techniques de lithographie conventionnelles qui sont susceptibles d'être utilisées dans une chaîne de production. Comme dans l'exemple de la figure 1, on peut alors ensuite procéder à la 10 gravure de la couche sous-jacente 230 faite, par exemple, de silicium polycristallin reposant sur une couche isolante 270. Idéalement, le résultat serait celui illustré par la figure 2f. Toutefois, comme dans l'exemple de la figure 1, un facettage 250 des motifs 242 du masque dur supérieur se produit aussi généralement. De plus, pour des 15 motifs de dimensions toujours plus petites des effets indésirables apparaissent lors de leur gravure plasma. On observe en effet une forte influence de la densité des motifs à graver sur la vitesse et les conditions de gravure. Connu sous le terme anglais de « microloading » un exemple de ce phénomène est illustré sur la figure 2g. Dans les zones à plus forte densité de motifs 242, comme par exemple la 20 zone 260 de la figure 2e, le résultat de la gravure du masque dur 210 peut être en pratique souvent celui illustré sur la figure 2g montrant une gravure incomplète 262 des zones à plus forte densité de motifs. Ce qui se traduit aussi, comme montré sur la figure 2h, par une gravure incomplète de la couche active 230. La figure 2i illustre également à l'aide d'une photo prise au microscope électronique à balayage (MEB) 25 sur une coupe d'un dispositif réalisé avec la technique SADP les effets indésirables du facettage et du microloading sur la conformité de la gravure obtenue par rapport à ce qui est souhaité, c'est-à-dire le profil illustré par la figure 2f. La figure 3 illustre également les limitations de l'utilisation de la gravure plasma conventionnelle pour la réalisation de motifs SADP. On remarque notamment sur la 30 figure 3a qui est, comme la figure 2i, une vue en coupe effectuée avec un MEB d'un dispositif réalisé avec la technique SADP, les différents profils et surgravure 310 de la couche sous-jacente obtenus selon que la gravure se fait entre les motifs de flancs ou en dehors de ceux-ci. En effet, comme montré sur la figure 3b, le facettage non 3037712 4 symétrique 340 des motifs de flancs obtenus lors de la réalisation du masque dur conduit à l'obtention d'angles d'ouverture différents, 320 et 330, pour la collection des espèces du plasma de gravure ce qui, comme déjà discuté ci-dessus, entraine des vitesses de gravure et des profils différents de la couche fonctionnelle en 5 fonction de la densité des motifs SADP réalisés dans le masque dur. Il existe donc un besoin consistant à proposer une solution pour obtenir des motifs de petites dimensions tout en réduisant voire en supprimant au moins certains des inconvénients des techniques connues mentionnées ci-dessus. Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention 10 apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés. RÉSUMÉ DE L'INVENTION La présente invention porte sur un procédé de gravure d'une couche à graver 15 comprenant au moins un motif présentant des flancs. Le procédé comprend : - au moins une étape de modification de la couche à graver par mise en présence de la couche à graver avec un plasma dans lequel on introduit du CxHy où x est la proportion de carbone et y est la proportion d'hydrogène (H) et comprenant des ions plus lourds que l'hydrogène ; les conditions du 20 plasma, en particulier la concentration en CxHy, l'énergie des ions et la direction principale d'implantation étant choisies de manière à ce que : o le plasma créé un bombardement d'ions à base d'hydrogène (H, H+, H2+, H3+ etc.) provenant du CxHy, le bombardement étant anisotrope selon une direction principale d'implantation parallèle auxdits flancs et de sorte à 25 modifier des portions de la couche à graver qui sont inclinées par rapport à ladite direction principale d'implantation et de sorte à conserver des portions non-modifiées de la couche à graver recouvrant lesdits flancs, o des espèces chimiques du plasma contenant du carbone provenant du CxHy forment un film carboné notamment sur des surfaces parallèles à 30 ladite direction principale d'implantation; o le plasma créé un bombardement des ions plus lourds que l'hydrogène qui empêche audites espèces chimiques du plasma contenant du carbone et provenant du CxHy de former un film carboné sur les surfaces de la 3037712 5 couche à graver qui sont inclinées par rapport à ladite direction principale d'implantation, notamment celles qui sont perpendiculaires à la direction principale d'implantation. Le procédé comprend au moins une étape de retrait de la couche à graver 5 modifiée à l'aide d'une gravure sélective des portions modifiées la couche à graver vis-à-vis du film carboné. Ainsi, l'invention propose un procédé qui pallie au moins en partie les inconvénients de la gravure plasma décrits ci-dessus notamment dans le cas 10 d'application de cette technique de gravure sèche à la réalisation de motifs SADP. En particulier, appliqué à la gravure de motifs SADP, l'invention permet d'obtenir des motifs qui s'approchent très fortement des formes idéales illustrées par la figure 2f, c'est-à-dire sans facettage et avec une gravure uniforme des dimensions critiques.
15 L'invention n"est pas limitée à l'obtention de motifs de type SADP. Appliquée à d'autres champs d'application, l'invention permet d'obtenir un rapport de forme très élevé tout en conservant un très bon contrôle dimensionnel de la largeur du motif initial et de la verticalité des flancs du motif. Cela est en particulier permis par la synergie entre l'étape de modification par 20 un plasma comprenant des espèces assurant notamment les fonctions de modification de la couche à graver et de protection des flancs et l'étape de gravure sélective. L'invention permet ainsi d'améliorer la précision de la fabrication des motifs par un procédé fiable, simple et très précis.
25 Selon un mode de réalisation avantageux, l'étape de retrait de la couche à graver modifiée est effectuée de manière à être sélective des portions modifiées de la couche à graver vis-à-vis des portions non-modifiées de la couche à graver.
30 L'étape de modification est réalisée de manière à ce que le plasma provoque un bombardement anisotrope d'ions à base d'hydrogène provenant du CxHy selon une direction principale d'implantation parallèle à des flancs du motif et de sorte à former une couche à graver modifiée en modifiant des portions de la couche à graver 3037712 6 situées en dehors des flancs et de sorte à conserver des portions non modifiées, ou tout au moins non modifiées sur toute leur épaisseur, de la couche à graver recouvrant les flancs du motif.
5 Les ions à base d'hydrogène sont de préférence pris parmi : H, H+, H2+, H3+. Un film carboné est un film comprenant des espèces chimiques contenant du carbone. Selon un mode de réalisation non limitatif le film carboné est en carbone. De manière très avantageuse, le film carboné contribue à protéger la couche à graver non modifiée au niveau des flancs lors de la gravure des portions modifiées 10 de la couche à graver par HF par exemple. Avantageusement, le film carboné peut contribuer à protéger les flancs du motif lors du bombardement en évitant que de l'hydrogène ou des ions lourds ne viennent modifier la couche à graver ou ne viennent le modifier sur toute son épaisseur.
15 L'étape de modification est réalisée de manière à former un film carboné notamment sur des surfaces parallèles à la direction principale d'implantation également désignée direction du bombardement ou direction privilégiée du bombardement.
20 Le procédé comprend également au moins une étape de retrait des portions modifiées de la couche à graver à l'aide d'une gravure sélective des portions modifiées de la couche à graver vis-à-vis dudit film carboné et vis-à-vis des portions non-modifiées de la couche à graver.
25 De manière particulièrement avantageuse, il a été constaté que le bombardement d'ions plus lourds que l'hydrogène tels que l'He permet aux espèces chimiques du plasma contenant du carbone provenant du CxHy de former un film protecteur de carbone (film carboné) notamment sur des surfaces parallèles à la direction du bombardement et tout en empêchant par ailleurs à ces espèces 30 chimiques contenant du carbone de former un film carboné sur les surfaces de la couche à graver qui sont perpendiculaires à la direction du bombardement.
3037712 7 Le bombardement d'ions plus lourds que l'hydrogène détruit en effet le film carboné qui aurait tendance à se déposer sur les surfaces perpendiculaires à la direction du bombardement. Lors de l'étape de retrait, cette gravure grave les surfaces des portions 5 modifiées de la couche à graver qui ne sont pas recouvertes du film carboné. Ainsi, il est possible de protéger une structure sur laquelle le film carboné se forme. De manière particulièrement avantageuse, la modification de la couche à graver par bombardement d'ions hydrogène (H) conduit à implanter ces ions à base 10 d'hydrogène dans les couches visées. Cette modification par implantation d'ions permet d'améliorer considérablement la sélectivité de la gravure de cette couche par rapport au matériau de la couche sous-jacente, à la couche à graver par exemple du silicium. Cette implantation fait également que l'épaisseur de couche à graver modifiée se grave plus rapidement que la couche à graver non modifiée.
15 La gravure consomme ainsi les portions modifiées de la couche à graver préférentiellement à la couche sous-jacente et aux portions non modifiées de la couche à graver. Ainsi, le risque de consommation excessive de la couche superficielle de matériau de la couche sous-jacente est réduit voir supprimé. De préférence, la modification de la couche à graver conserve une épaisseur 20 partielle ou complète de couche à graver non modifiée sur les flancs du motif. Cette épaisseur est conservée, au moins en partie, lors de la gravure sélective. Par ailleurs, le film carboné contribue à protéger la couche à graver non modifiée au niveau des flancs lors de la gravure des portions modifiées de la couche à graver.
25 L'implantation réalisée à partir d'un plasma comprenant lesdits ions à base d'hydrogène a pour avantage de permettre une implantation de manière continue dans un volume s'étendant dès la surface de la couche implantée. En outre l'utilisation d'un plasma permet une implantation à des profondeurs plus faibles que les profondeurs minimales que l'on peut obtenir avec des 30 implanteurs. Ainsi, une implantation par plasma permet d'implanter efficacement et de manière relativement homogène ou tout au moins de manière continue des épaisseurs fines que l'on peut ensuite retirer par une gravure sélective. Cette continuité d'implantation depuis la face implantée permet d'améliorer l'homogénéité 3037712 8 de la modification selon la profondeur, ce qui conduit à une vitesse de gravure constante dans le temps de la couche implantée. Par ailleurs, l'augmentation de la sélectivité conférée par l'implantation vis à vis des autres couches est effective dès le début de la gravure de la couche implantée. L'implantation par plasma permet ainsi 5 un contrôle significativement amélioré de la précision de gravure. L'implantation plasma permet typiquement d'implanter puis de retirer des épaisseurs s'étendant depuis la surface de la couche implantée et sur une profondeur allant de 0 nm à 100 nm. Les implanteurs classiques, permettent une implantation dans un volume compris entre 30 nm et plusieurs centaines de 10 nanomètres. En revanche, les implanteurs classiques ne permettent pas d'implanter les espèces entre la surface de la couche à implanter et une profondeur de 30 nm. Dans le cadre du développement de la présente invention, il a été remarqué que les implanteurs ne permettent alors pas d'obtenir une vitesse de gravure suffisamment constante des portions modifiées de la couche à graver et ce depuis la surface de 15 cette dernière, conduisant ainsi à une moindre précision de gravure comparé à ce que permet l'invention. L'utilisation d'un plasma pour modifier la couche à retirer est donc particulièrement avantageuse dans le cadre de l'invention qui vise à retirer une fine épaisseur de la couche à graver, typiquement comprise entre 1 et 10 nm et plus 20 généralement entre 1 et 30 nm. L'étape de modification réalisée à partir d'un plasma modifie la couche à graver de manière continue depuis la surface de la couche à graver et sur une épaisseur comprise entre 1 nm et 30 nm et de préférence entre 1 nm et 10 nm. De manière également avantageuse, la modification de la couche à graver par 25 implantation d'ions à base d'hydrogène permet également d'améliorer la sélectivité de cette couche à graver modifiée par rapport à la couche sous-jacente. Ainsi, lors de l'étape de modification les conditions du plasma, en particulier la concentration en CxHy, l'énergie des ions et la direction principale d'implantation sont choisies de manière à ce que : 30 - le plasma crée un bombardement d'ions à base d'hydrogène (H) provenant de CxHy anisotrope selon ladite direction principale d'implantation parallèle à des flancs du motif et de sorte à modifier des portions de la couche à graver en dehors des flancs du motif tout en conservant des portions non modifiées, 3037712 9 ou tout au moins non modifiées sur toute leur épaisseur, de la couche à graver recouvrant les flancs du motif, - des espèces chimiques du plasma contenant du carbone provenant du CxHy forment un film carboné notamment sur des surfaces parallèles à la direction 5 principale d'implantation ; - le plasma crée un bombardement des ions plus lourds que l'hydrogène qui empêche aux espèces chimiques contenant du carbone provenant du CxHy de former un film carboné notamment sur les surfaces de la couche à graver qui sont perpendiculaires à la direction principale d'implantation.
10 Sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement avec les caractéristiques ci-dessus: Le bombardement d'ions plus lourds que l'hydrogène (désignés par la suite 15 « ions lourds »), en particulier son énergie, sa direction et sa fluence sont prévues de sorte que le film carboné se forme sur les surfaces parallèles à la direction d'implantation et de sorte que le film carboné ne se forme pas sur les surfaces de la couche à graver qui sont perpendiculaires à la direction d'implantation. Plus précisément, le bombardement ionique consomme, de manière très anisotrope, les 20 espèces chimiques contenant du carbone qui se déposent sur le fond des structures. Le bombardement suivant une direction perpendiculaire à la direction d'implantation (c'est-à-dire au niveau des flancs) est très faible. L'énergie des ions n'est donc pas suffisante pour empêcher la formation de ce film carboné.
25 BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée d'un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d'accompagnement suivants dans lesquels : - La FIGURE 1, composée des figures 1a à 1d, illustre une première technique 30 de l'art antérieur pour atteindre la dimension critique (CD) d'un motif à graver. - La FIGURE 2, composée des figures 2a à 2i, illustre une seconde technique de gravure de l'art antérieur dite SADP qui permet un doublement de densité des motifs qu'il est possible d'obtenir à partir d'une lithographie conventionnelle. 3037712 10 - La FIGURE 3, composée des figures 3a et 3b, illustre des inconvénients liés à la gravure plasma, dans une couche fonctionnelle, de motifs obtenus préalablement par la technique SADP dans un masque dur. - La FIGURE 4 montre les principales étapes de modification de la couche à 5 graver et son enlèvement sélectif vis-à-vis de la couche non modifiée. - La figure 5, composée des figures 5a à 5c illustre un autre exemple de procédé selon l'invention dans lequel le motif est en saillie. - La figure 6, composée des figures 6a à 6c illustre un autre exemple de procédé selon l'invention dans lequel le motif est en saillie et surmonté d'un bloc de 10 masquage. - La figure 7, composée des figures 7a à 7f illustre un autre exemple de procédé selon l'invention dans lequel le motif est en creux. - La FIGURE 8, composée des figures 8a à 8e, illustre les étapes d'un exemple de procédé de gravure selon l'invention. 15 - La figure 9 illustre les étapes du retrait par voie sèche de la couche à graver modifiée. Les dessins joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention.
20 DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, le terme « sur », « surmonte », « recouvrir » ou « sous-jacent » ou leurs équivalents ne signifient pas obligatoirement « au contact de ». Ainsi par exemple, le dépôt d'une première couche sur une deuxième couche, ne signifie pas obligatoirement que les deux 25 couches sont directement au contact l'une de l'autre mais cela signifie que la première couche recouvre au moins partiellement la deuxième couche en étant soit directement à son contact soit en étant séparée d'elle par une autre couche ou un autre élément. Dans la description qui suit, les épaisseurs sont généralement mesurées selon 30 des directions perpendiculaires au plan de la face inférieure de la couche à graver ou d'un substrat sur lequel la couche inférieure est disposée. Ainsi, les épaisseurs sont généralement prises selon une direction verticale sur les figures représentées. En 3037712 11 revanche l'épaisseur d'une couche recouvrant un flanc d'un motif est prise selon une direction perpendiculaire à ce flanc. De manière classique, la constante diélectrique d'une couche peut se mesurer par exemple selon la méthode dite de la goutte de mercure 5 On rappellera que selon un aspect l'invention porte sur un procédé de gravure d'une couche à graver comprenant au moins un motif présentant des flancs. Le procédé comprend : - au moins une étape de modification de la couche à graver par mise en présence de la couche à graver avec un plasma dans lequel on introduit du 10 CxHy où x est la proportion de carbone et y est la proportion d'hydrogène (H) et comprenant des ions plus lourds que l'hydrogène ; les conditions du plasma, en particulier la concentration en CxHy, l'énergie des ions et la direction principale d'implantation étant choisies de manière à ce que : o le plasma créé un bombardement d'ions à base d'hydrogène (H, H+, H2+, 15 H3+ etc.) provenant du CxHy, le bombardement étant anisotrope selon une direction privilégiée parallèle auxdits flancs et de sorte à former une couche à graver modifiée en modifiant des portions de la couche à graver qui sont inclinées par rapport à ladite direction privilégiée et de sorte à conserver des portions non-modifiées de la couche à graver recouvrant 20 lesdits flancs, o des espèces chimiques du plasma contenant du carbone provenant du CxHy forment un film carboné notamment sur des surfaces parallèles à ladite direction privilégiée du bombardement ; o le plasma créé un bombardement des ions plus lourds que l'hydrogène qui 25 empêche auxdites espèces chimiques du plasma contenant du carbone et provenant du CxHy de former un film carboné sur les surfaces de la couche à graver qui sont inclinées par rapport à ladite direction privilégiée, notamment celles qui sont perpendiculaires à la direction du bombardement.
30 Le procédé comprend au moins une étape de retrait de la couche à graver modifiée à l'aide d'une gravure sélective des portions modifiées la couche à graver vis-à-vis du film carboné.
3037712 12 Avant d'entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l'invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement : 5 Lors de ladite étape de modification de la couche à graver, le débit de CxHy dans le plasma est compris entre 2% et 50% du débit total et de préférence entre 8% et 40%. Au-delà on sera en mode dépôt. La dilution dépendra du choix des espèces du plasma, He, N2, Ar ou 02 etc. Par exemple : - pour He ou Ar il faut que le débit de CxHy soit inférieur à 10% du débit total ; 10 - pour N2 il faut que le débit de CxHy soit inférieur à 20% du débit total ; - pour 02 il faut que le débit de CxHy soit inférieur à 50% du débit total. Lors de ladite étape de modification de la couche à graver, la concentration en ions plus lourds que l'hydrogène dans le plasma est comprise entre 50% et 98%.
15 Avantageusement ces concentrations permettent d'assurer une modification efficace de la couche à graver par les ions à base d'hydrogène tout en permettant la formation d'un film carboné qui protège les flancs du motif. Ces concentrations permettent également aux ions plus lourds que l'hydrogène d'empêcher la formation du film carboné qui aurait tendance à se déposer sur toutes les surfaces. Par ailleurs, 20 ces concentrations permettent de dissocier efficacement la molécule CxHy afin de libérer l'espèce H. De manière avantageuse, le CxHy est du CH4. Les ions plus lourds que l'hydrogène du plasma, pris parmi l'argon (Ar), l'hélium (He), l'azote (N2), le xénon (Xe) et l'oxygène (02), peuvent être utilisés 25 alternativement ou être combinés dans un même plasma. Leur rôle est d'empêcher la formation du film carboné dans le fond du motif. D'autres ions peuvent convenir. Les ions à base d'hydrogène sont de préférence pris parmi : H, H+, H2+, H3+. D'autres caractéristiques optionnelles de l'invention, qui peuvent être mises en 30 oeuvre de façon combinée selon toutes combinaisons ou de manière alternative, sont indiquées ci-après : 3037712 13 Selon un mode de réalisation, l'au moins un motif est un motif en saillie présentant au moins un sommet. - Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, préalablement à l'étape de modification: 5 o une étape de réalisation de reliefs en saillie et présentant des flancs parallèles à ladite direction privilégiée d'implantation; les flancs s'étendent chacun depuis une couche sous-jacente au relief et jusqu'au sommet; o une étape formation de la couche à graver par dépôt, de préférence par dépôt conforme, sur lesdits reliefs. Selon un mode de réalisation, cette 10 étape de formation est effectuée de manière à ce que la couche à graver recouvre le sommet des reliefs et une zone située entre deux reliefs. - Selon un mode de réalisation, l'étape de réalisation de reliefs en saillie est effectuée de manière à ce qu'au moins certains reliefs présentent un sommet et 15 soient délimités par deux flancs s'étendant de part et d'autre du sommet et s'étendant chacun depuis une couche sous-jacente au relief et jusqu'au sommet. - Selon un mode de réalisation, l'étape de dépôt, de préférence conforme, de la couche à graver sur les reliefs recouvre le sommet des reliefs et la zone située 20 entre deux reliefs. - Selon un mode de réalisation, l'étape de modification est effectuée de manière à modifier la couche à graver sur toute son épaisseur au niveau du sommet des reliefs et dans la zone située entre deux reliefs et l'étape de retrait est effectuée de manière à retirer toutes les portions modifiées de la couche à graver 25 exposant ainsi le sommet des reliefs. Ainsi, après l'étape de retrait, seule les portions de la couche à graver situées sur les flancs des reliefs est conservée. - Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, après l'étape de retrait une étape de gravure des reliefs sélectivement aux portions non modifiées de la 30 couche à graver. De préférence, l'étape de gravure des reliefs est sélective par rapport à la couche sous-jacente sur laquelle repose les reliefs. Ainsi, pour chaque relief on obtient deux motifs formés par la couche à graver. 3037712 14 - Selon un autre mode de réalisation avec motif en saillie, le procédé comprend, préalablement à l'étape de modification, une étape de formation d'un masque recouvrant au moins le sommet de la couche à graver et laissant exposée la couche à graver de part et d'autre du motif. Au cours de l'étape de modification 5 seule les portions de la couche à graver situées de part et d'autre du motif sont modifiées. Cela permet d'augmenter la hauteur du motif par rapport à la couche à graver située de part et d'autre du motif, sans pour autant élargir le motif et tout en conservant la géométrie des flancs.
10 Selon un autre mode de réalisation, l'au moins un motif est un motif en creux présentant au moins un fond et des parois formant les flancs. - Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, préalablement à l'étape de modification, une étape de formation d'un masque recouvrant la couche à 15 graver en partie au moins en dehors du motif et laissant exposé le fond du motif. Au cours de l'étape de modification seule les portions de la couche à graver situées dans le fond du motif sont modifiées. Cela permet d'augmenter la profondeur du motif en creux, sans pour autant élargir le motif et tout en conservant la géométrie des flancs. 20 - Selon ces modes de réalisation, les flancs du motif sont verticaux. Ils sont parallèles à la direction privilégiée d'implantation. - Avantageusement, la couche à graver est une couche poreuse. Dans le cadre 25 de la présente invention, on désigne par couche poreuse, une couche dont la présence de vide dans le film est supérieure à 5% et de préférence comprise entre 5 et 10%. - Avantageusement, la couche à graver est une couche non-poreuse. - Avantageusement, l'étape de formation de la couche à graver comprend une 30 étape de dépôt de la couche à graver au cours de laquelle on réduit la polarisabilité de la couche à graver de manière à réduire la constante diélectrique de cette couche. Selon un mode de réalisation privilégié, on utilise 3037712 15 pour cela des liaisons moins polaires que les liaisons formant le matériau de base de la couche à graver. - L'étape de formation de la couche à graver comprend une étape de dépôt de la couche à graver au cours de laquelle on effectue une étape de réduction de la 5 constante diélectrique de la couche à graver. L'étape de réduction de la constante diélectrique de la couche à graver comprend l'introduction d'une porosité dans la couche à graver. De manière alternative ou combinée à l'introduction d'une porosité, l'étape de formation de la couche à graver comprend l'introduction de précurseurs dans la couche à graver en cours de 10 dépôt. Si la couche à graver est une couche à base de nitrure de silicium, alors les précurseurs sont par exemple choisis de manière à former des liaisons moins polaires que le nitrure de silicium, telles que le Si-F, le SiOF, le Si-O, le C-C, le C-H, et le Si-CH3. - Selon un mode de réalisation, les paramètres d'implantation, en particulier 15 l'énergie communiquée aux ions, la durée et la dose d'implantation ainsi que la nature des ions sont prévus de sorte que les portions modifiées de la couche à graver puissent être gravées sélectivement par rapport au film carboné. Ces paramètres sont également réglés de manière à ce que les portions modifiées de la couche à graver puissent être gravées sélectivement par rapport aux 20 portions non modifiées de la couche à graver. Ces paramètres sont également réglés de manière à ce que les portions modifiées de la couche à graver puissent être gravées sélectivement par rapport à la couche sous-jacente à la couche à graver. - Avantageusement, l'étape de modification est réalisée de manière à ce que le 25 plasma génère un bombardement des ions plus lourds que l'hydrogène de manière anisotrope selon une direction privilégiée parallèle aux flancs du motif de sorte à empêcher au carbone provenant du CxHy de former un film carboné sur les surfaces perpendiculaires aux flancs du motif. - Avantageusement, l'étape de modification est réalisée de manière à ce que les 30 ions plus lourds que l'hydrogène du plasma dissocient la molécule du CxHy de sorte à permettre aux ions à base d'hydrogène provenant du CxHy de s'implanter dans lesdites portions de la couche à graver. Ainsi, les ions à base d'hydrogène provenant de la molécule CxHy sont dissociés par les ions lourds 3037712 16 du plasma. Il s'est avéré que l'hélium (He) est particulièrement efficace pour obtenir cette dissociation du CxHy. Le mélange comprend ainsi un mélange CxHy/He. - Avantageusement, l'étape de retrait des portions modifiées de la couche à 5 graver est effectuée par gravure sélectivement à une couche sous-jacente à la couche à graver et sur laquelle cette dernière repose directement. - Selon un mode de réalisation, la couche à graver repose directement, en partie au moins, sur une couche sous-jacente et lors de l'étape de modification, les conditions du plasma, en particulier la concentration en CxHy, l'énergie des 10 ions et la direction principale d'implantation sont choisies de manière à ce que, au niveau des surfaces perpendiculaires à la direction d'implantation, toute l'épaisseur de la couche à graver soit modifiée par l'implantation des ions à base d'hydrogène. L'étape de retrait est réalisée de manière à retirer toute les portions modifiées de la couche à graver, mettant ainsi à nu la couche sous- 15 jacente au niveau des surfaces perpendiculaires à la direction d'implantation. - Avantageusement, l'étape de modification est réalisée de manière à modifier uniquement une portion supérieure de l'épaisseur de la couche à graver au niveau des flancs du motif en conservant une épaisseur non modifiée de la couche à graver au niveau des flancs du motif. 20 - Alternativement, l'étape de retrait est effectuée par gravure sèche sélective de ladite couche à graver modifiée vis-à-vis dudit film carboné, vis-à-vis des portions non-modifiées de la couche à graver et vis-à-vis d'une couche sous-jacente. En outre la gravure sèche ne prélève pas non plus un masque dur définissant le motif. 25 - Selon un mode de réalisation, la couche à graver repose directement, en partie au moins, sur une couche sous-jacente et l'étape de retrait des portions modifiées de la couche à graver est effectuée par gravure sélectivement à la couche sous-jacente. - Selon un mode de réalisation, l'étape de retrait est effectuée par gravure sèche 30 sélective des portions modifiées de la couche à graver vis-à-vis dudit film carboné, vis-à-vis des portions non-modifiées de la couche à graver et vis-à-vis d'une couche sous-jacente sur laquelle repose la couche à graver. 3037712 17 - De préférence, le matériau de la couche sous-jacente est du silicium, et l'étape de retrait des portions modifiées de la couche à graver est effectuée par gravure sèche sélective au silicium (Si). - Préférentiellement, la gravure sèche est effectuée dans un plasma formé dans 5 une enceinte confinée à partir de trifluorure d'azote (NF3) et d'ammoniac (NH3). - Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'implantation et le retrait de la couche à graver sont réalisées dans un même réacteur plasma. Une modification de la couche à retirer réalisée par une implantation par plasma permet ainsi d'effectuer la modification de la couche et la gravure dans 10 une même chambre ce qui est très avantageux en termes de simplification, de temps et de coût du procédé. - Avantageusement, la gravure sèche comprend une étape de gravure consistant en la formation de sels solides; et une étape de sublimation des espèces solides. Ce mode de réalisation permet d'obtenir une très bonne sélectivité de 15 la gravure des portions modifiées de la couche à graver par rapport aux portions non-modifiées. En particulier, cette sélectivité de la gravure est très supérieure (typiquement un facteur 10 au moins) à celle obtenue avec une solution de HF. - De manière préférentielle mais non limitative, le procédé comprend plusieurs 20 séquences comprenant chacune une étape de modification et une étape de retrait, et au cours d'au moins l'une des étapes de modification, seule une partie de l'épaisseur de la couche à graver est modifiée. - Les séquences sont de préférence répétées jusqu'à disparition des portions modifiées de la couche à graver sur toutes les surfaces parallèles au plan d'un 25 substrat sur lequel repose la couche à graver. - Dans un mode de réalisation, l'étape de modification est une unique étape effectuée de manière à modifier la couche à graver dans toute son épaisseur sur toutes les surfaces parallèles au plan d'un substrat sur lequel repose la couche à graver et à ne pas modifier la couche à graver dans toute son 30 épaisseur sur les surfaces perpendiculaires à ce plan. Ce mode de réalisation permet un contrôle particulièrement précis de la dimension des motifs. - De manière préférentielle mais non limitative, l'étape de modification est précédée d'une étape de gravure anisotrope qui est effectuée dans un plasma 3037712 18 de type CH3F/02/He. Ce mode de réalisation permet d'enlever beaucoup de la couche à graver en une étape puis d'affiner le contrôle de l'épaisseur sur les flancs au cours d'une deuxième étape. Ce mode de réalisation permet ainsi de réduire le temps de fabrication. 5 - L'étape de retrait est effectuée par gravure des portions modifiées de la couche à graver sélectivement au film carboné. - Le matériau de la couche sous-jacente à la couche à graver est pris parmi: le silicium (Si), le germanium (Ge), le silicium-germanium (SiGe). - L'étape de modification réalisée à partir d'un plasma modifie la couche à graver 10 de manière continue depuis la surface de la couche à graver et sur une épaisseur comprise entre 1 nm et 30 nm et de préférence entre 1 nm et 10 nm. - Selon un mode de réalisation, la couche à graver est une couche à base de nitrure (N) et/ou à base de silicium (Si) et/ou base de carbone (C). 15 - Avantageusement, la couche à graver présente une constante diélectrique égale ou inférieure à 8 et de préférence inférieure à 7. - Dans un mode de réalisation, la couche à graver est préférentiellement une couche à base de nitrure telle qu'une couche de nitrure de silicium. - Dans un autre mode de réalisation, la couche à graver présente ou comprend 20 un matériau présentant une constante diélectrique inférieure à 4 et de préférence inférieure à 3.1 et de préférence inférieure ou égale à 2, ce qui permet ainsi de réduire capacité parasite pour éventuellement améliorer la performance du transistor. Par exemple, le matériau de la couche à graver est pris parmi : le SiCO, le SiC, le SiCN, le SiOCN, le SiCBN, le SiCO, le SiOCH, le 25 cBN (cubic boron nitride) et le SiO2. Cela permet de réduire la capacité parasite et d'améliorer en conséquence la performance du transistor. - Selon un mode de réalisation, l'étape de retrait des portions modifiées de la 30 couche à graver est de préférence effectuée par gravure humide sélective au carbone, aux portions non-modifiées de la couche à graver, et/ou audit matériau de la couche sous-jacente. Dans ce cas, les portions modifiées de la couche à graver est consommée très facilement par rapport à la consommation 3037712 19 du carbone, du matériau de la couche sous-jacente (typiquement du silicium) et/ou de l'oxyde de silicium (SiO2). - Dans un autre mode de réalisation, la couche à graver repose directement, en partie au moins, sur une couche sous-jacente à base de silicium et la gravure 5 sélective de l'étape de retrait est sélective par rapport au silicium et est obtenue à l'aide d'une solution à base d'acide fluorhydrique (HF). - Dans un mode de réalisation où la couche à graver est une couche à base de nitrure, les solutions prévoit en effet une solution de gravure à base d'acide fluorhydrique (HF) qui consomme le nitrure à une vitesse de 0.5 nm/minute et 10 avec une sélectivité du nitrure par rapport au silicium de l'ordre de 20 à 30. De plus, la sélectivité du nitrure modifié par rapport au carbone et au nitrure non-modifié est respectivement supérieure à 100 et à 30. Cela permet donc d'améliorer considérablement la sélectivité et donc la précision de la gravure. 15 - Dans un mode de réalisation où la couche à graver repose directement, en partie au moins, sur une couche sous-jacente à base de silicium et la couche à graver est à base de nitrure, la gravure sélective de l'étape de retrait est sélective par rapport au silicium et est obtenue à l'aide d'une solution à base de 20 H3PO4. - Selon un mode de réalisation, la couche à graver est faite d'un matériau à base d'un matériau semi-conducteur comprenant : le silicium (Si), le germanium (Ge), le silicium germanium (SiGe). 25 - Selon un mode de réalisation, la couche à graver est faite d'un matériau à semi- conducteur composite de type III-V et II-VI obtenu en combinant, respectivement, deux éléments, ou plus, des colonnes II et III d'une part, et V et VI d'autre part, du tableau périodique des éléments. - Selon un mode de réalisation, la couche à graver est un oxyde ou un nitrure 30 dudit matériau semi-conducteur. - Selon un mode de réalisation, la couche à graver est un oxyde métallique ou du carbone dopé au bore (B:C). 3037712 20 - Selon un mode de réalisation, le matériau de la couche à graver est du métal ou un alliage de métaux.
5 Plusieurs exemples de modes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en référence aux figures 4 à 9. La figure 4 résume les principales étapes 401 à 403 d'un exemple détaillé d'un procédé de gravure de motifs selon l'invention. Les étapes 401 à 403 seront 10 respectivement détaillées dans les paragraphes ci-dessous concernant les figures 5a à 5c. La figure 5a illustre une structure obtenue à l'issue de l'étape de formation 401 d'une couche à graver 550 présentant un motif. Le motif présente des flancs 551.
15 Sur les figures ces flancs 551 s'étendent verticalement. Sur cet exemple le motif 551 forme un relief en saillie et présente un sommet 552. Sur l'exemple de la figure 8 le motif forme une cavité ou une tranchée. Par souci de clarté, les couches sous-jacentes à la couche à graver ne sont pas représentées sur cette figure. La présence de ces couches est représentée par une 20 couche sous-jacente ou substrat 420. Il est entendu que dans la pratique de nombreuses couches peuvent être prévues sous la couche graver 450. En fonction des applications, on pourra par exemple prévoir un substrat de support, une couche dans laquelle les motifs de la couche à graver doivent être transférés etc.
25 La couche à graver 550 peut comprendre ou être constituée de l'un ou d'une combinaison des matériaux suivants. Ces matériaux s'appliquent à tous les modes de réalisation de la présente invention est non pas seulement au mode de réalisation de la figure 5: nitrure (N) et/ou silicium (Si) et/ou carbone (C). la couche à graver 30 présente de préférence une constante diélectrique égale ou inférieure à 8 et de préférence inférieure à 7. La couche à graver 550 est par exemple une couche de nitrure de silicium (SiN) dont la constante diélectrique est égale à 7.
3037712 21 De manière avantageuse et non limitative, la couche à graver 550 comprend un matériau présentant une faible constante diélectrique inférieure à 4 et de préférence inférieure à 3.1 et de préférence inférieure ou égale à 2. Par exemple, les matériaux tels que le SiCO, le SiC, le 5 SiCN, le SiOCN, le SiCBN, le SiOCH, le c-BN, le nitrure de bore (BN) et le SiO2, sont qualifiés de matériaux « low-k », c'est-à-dire à faible constante de diélectrique. Le matériau de la couche à graver 550 pris parmi les matériaux « low-k » tels que ci-dessus permet ainsi de réduire la capacité parasite pour améliorer la performance du transistor.
10 L'invention n'est néanmoins pas limitée aux exemples de matériaux tels que ci-dessus. La couche à graver 550 peut être d'un autre matériau présentant une faible constante diélectrique inférieure ou égale à 8 et de préférence inférieure à 7. 15 - Selon un mode de réalisation, la couche à graver 550 est une couche poreuse. Alternativement, la couche à graver 550 est une couche non-poreuse. 20 - De préférence, le matériau de la couche à graver 550 est compatible avec un nettoyage par voie sèche ou humide réalisé à une étape suivante 403 pour enlever des portions modifiées de la couche à graver (étape décrite ultérieurement). 25 - Tous les matériaux semi-conducteurs incluant le silicium (Si), le germanium (Ge), le silicium germanium (SiGe) et tous les semiconducteurs composites de type III-V et II-VI qui sont obtenus en combinant, respectivement, deux éléments, ou plus, des colonnes II et III d'une part, et V et VI d'autre part, du tableau périodique des éléments. Il 30 s'agit par exemple de l'arséniure de gallium ou AsGa. - - Tous les oxydes et nitrures des matériaux semi-conducteurs ci-dessus. - - Tous les métaux et leurs alliages notamment ceux utilisés couramment par l'industrie de la microélectronique incluant : le titane (Ti) et le nitrure 3037712 22 de titane (TiN), le tantale (Ta) et le nitrure de tantale (TaN), le cuivre (Cu), le platine (Pt), - - Tous les matériaux comprenant du silicium (Si) comme l'oxynitrure de silicium (SiON). 5 - - Tous les oxydes métalliques et notamment : l'oxyde d'hafnium (Hf02), l'oxyde de lanthane (LaO), les dioxyde et monoxyde de titane (TiO2 et TiO), l'oxyde de zirconium (ZrO2). - - Le carbone dopé au bore (B:C).
10 L'épaisseur de la couche à graver 550 est de préférence suffisamment importante, pour que après la réalisation des étapes de modification 402 et de retrait 403, il reste des portions non-modifiées 452 de la couche à graver 550 au niveau des flancs 551 du motif.
15 Dans un mode de réalisation préféré, l'épaisseur de la couche à graver 550 est comprise entre 5 nm et 30 nm, de préférence 10 nm. De manière préférentielle mais uniquement facultative, le procédé de l'invention comprend une étape facultative de réduction de la constante diélectrique de la 20 couche à graver 550. Selon un mode de réalisation avantageux, la réduction de la constante diélectrique est obtenue lors de l'étape de dépôt de la couche à graver 550. Selon un mode de réalisation, la réduction de la constante diélectrique comprend l'introduction dans la couche à graver 550 en formation de précurseurs qui 25 forment des liaisons réduisant la polarisabilité de la couche 152. Lorsque la couche à graver est formée de ou comprend du nitrure du silicium Sni, ces précurseurs sont choisis de manière à générer des liaisons moins polaires que le nitrure de silicium, telles que le Si-F, le SiOF, le Si-O, le C-C, le C-H, et le Si-CH3. Selon un autre mode de réalisation, alternatif ou combinable au précédent, la 30 réduction de la constante diélectrique comprend l'introduction dans la couche à graver 550 en formation d'une porosité.
3037712 23 La figure 5b illustre la structure du transistor 200 à l'issue de l'étape de modification 402 de la couche à graver 550 et de formation d'un film carboné 456. L'étape de la modification 402 de la couche à graver 550 telle que formée à l'issue de l'étape 401, se fait par mise en présence de la couche à graver 550 avec 5 un plasma comprenant des ions plus lourds que l'hydrogène et du CxHy où x est la proportion de carbone et y est la proportion d'hydrogène et d'ions plus lourds que l'hydrogène, afin de former une couche à graver modifiée 454 et un film carboné 456. Ainsi, les espèces du plasma remplissent trois fonctions au moins. Ces trois fonctions seront expliquées en détail dans la description ci-dessous. 10 « a » dépôt d'une couche protectrice formée du film carboné 456, sur les flancs 551 du motif; « b » empêcher la formation du film carboné 456 sur les surfaces perpendiculaires aux flancs 551 du motif ; « c » modification de la couche à graver 550 dans toute son épaisseur ou sur 15 une épaisseur importante sur les surfaces inclinées par rapport à la direction privilégiée 351 d'implantation, donc en particulier sur les surfaces perpendiculaires aux flancs 551 du motif. Eventuellement, en fonction de l'épaisseur du film carboné 456, modification de la couche à graver 550 dans une moindre épaisseur sur les flancs 551 du motif. De préférence, la couche à graver 550 située sur le sommet 552 20 du motif et de part et d'autre du motif est entièrement modifiée alors que la couche à graver 550 située sur les flancs 551 du motif est non modifiée ou modifiée sur une faible épaisseur. Du CxHy est introduit dans le plasma, par exemple du méthane (CH4), afin de 25 réaliser les fonctions « a » et « c ». Les espèces chimiques du plasma contenant du carbone provenant du CH4 ou plus généralement du CxHy assurent la fonction « a ». Pour remplir la fonction « b », le plasma comprend des ions plus lourds que l'hydrogène tels que l'hélium (He), l'argon (Ar), l'azote (N2), le xénon (Xe) et l'oxygène (02). Par souci de concision, ces ions sont désignés dans la suite de la 30 description « ions lourds ». La fonction « c » est assurée par des ions à base d'hydrogène. Les ions à base d'hydrogène sont de préférence pris parmi : H, H+, H2+, H3+. Dans la suite de la description, et par souci de concision, on désignera les ions à base d'hydrogène « 3037712 24 ions hydrogène ». Ces ions ont pour propriété de pénétrer facilement et en profondeur dans la couche à graver 550. Ils modifient ainsi la couche à graver 550 mais sans la pulvériser. Les ions lourds pénètrent beaucoup moins profondément dans la couche à graver 550. Ces ions lourds restent localisés en surface et ne sont 5 donc pas aptes à modifier une épaisseur importante, et a fortiori toute l'épaisseur, de la couche à graver 550. La profondeur de pénétration des ions lourds est environs dix fois plus faible que la profondeur de pénétration des ions hydrogène. Plus précisément, les ions à base d'hydrogène peuvent être implantés dans le matériau à graver, sans provoquer de dislocation de sa structure atomique telle 10 qu'elle entraînerait une pulvérisation de ce dernier, et donc sans redépôt du matériau gravé sur les parois du réacteur ou les motifs en cours de gravure eux-mêmes, sont susceptibles de convenir. Une fonction additionnelle est assurée par les ions lourds. Cette fonction additionnelle consiste à dissocier la molécule CxHy afin de libérer l'espèce H.
15 L'hélium (He) est particulièrement efficace pour assurer cette fonction. Le mélange introduit dans le réacteur plasma comprend ainsi de préférence un mélange CxHy/He. On notera ici que cette étape de modification 402 de la couche à graver peut se 20 pratiquer de nombreuses façons différentes en adaptant toutes sortes de moyens couramment employés par l'industrie de la microélectronique. On utilise notamment des gravures standard dont lesquels on peut développer des plasmas à faible ou haute densité et où on peut contrôler l'énergie des ions pour permettre l'implantation des espèces légères ci-dessus destinées à modifier la couche à graver. On peut 25 aussi utiliser un type de plasma dit par immersion couramment utilisé pour pratiquer une implantation d'espèces en surface d'un dispositif en cours de fabrication. Une modification de la couche effectuée par une implantation à l'aide d'un plasma a pour avantage de permettre une implantation en continue depuis la surface libre de la couche à graver 550 et sur une épaisseur faible, typiquement comprise 30 entre 0 et 100 nm voire entre 0 et 30 nm. Elle permet également de bénéficier d'une sélectivité améliorée dès le début de la gravure et d'une vitesse de gravure constante, conduisant à une précision de gravure améliorée.
3037712 25 L'emploi d'un plasma pour implanter la couche à graver 550 permet ainsi de retirer une couche très fine, typiquement comprise entre 1 et 10 nm et plus généralement entre 1 et 30 nm. Cette étape de la modification 402 est réalisée pour que le plasma soit 5 anisotrope de manière à bombarder les ions dans une direction 351 privilégiée parallèle aux flancs 551 du motif. Le plasma utilisé lors de cette étape 402 crée un bombardement d'ions à base d'hydrogène (H) provenant de la molécule du CxHy et s'implantant dans une portion supérieure de l'épaisseur de la couche à graver 550 au niveau des flancs 551 du motif. Ces ions à base d'hydrogène proviennent du CxHy 10 dont la molécule est dissociée par les ions plus lourds que l'hydrogène du plasma. Ainsi les ions modifient les surfaces perpendiculaires à la direction 351 du bombardement sur une épaisseur plus importante que les surfaces parallèles à la direction du bombardement. Ainsi la portion supérieure de l'épaisseur de la couche à graver 550 au niveau des flancs 551 du motif est modifiée sur une épaisseur moindre 15 que la surface au sommet 552 du motif et les surfaces de la couche à graver 550 recouvrant les couches 420 qui lui sont sous-jacentes. Une épaisseur non modifiée 452 de la couche à graver 550 recouvrant les flancs 551 du motif est conservée et formera le motif final. Ainsi les ions à base d'hydrogène pénètrent dans la couche à graver 550 pour 20 la modifier. Dans le même temps, le CxHy, de préférence du CH4, du plasma tend à déposer un film carboné 456 sur les différentes parois. Le bombardement d'ions plus lourds que l'hydrogène permet aux espèces carbonées provenant du CxHy de former le film carboné 456, notamment sur des 25 surfaces parallèles à la direction du bombardement, tout en empêchant de former un film carboné 456 sur les surfaces de la couche à graver 550 qui sont perpendiculaires à la direction 351 du bombardement, tel que les surfaces situées de part et d'autre des motifs (figures 5, 6, 8) ou dans le fond des creux ou tranchées (figure 7). En effet, les ions lourds du plasma pulvérisent les espèces carbonées 30 provenant du CxHy qui aurait tendance à se former sur ces parois perpendiculaires à la direction d'implantation et empêchent donc la croissance de ce film carboné 456 sur ces parois perpendiculaires à la direction d'implantation.
3037712 26 En revanche, sur les surfaces qui reçoivent un bombardement moindre ou qui ne reçoivent pas de bombardement, ce film carboné 456 se forme. Ainsi, il se forme notamment sur les surfaces parallèles à la direction 351 du bombardement. On notera que de manière particulièrement avantageuse, le film carboné 456 5 agit comme une couche de protection carbonée pour la couche à graver 550 qu'il recouvre, réduisant l'épaisseur sur laquelle les ions hydrogène pénètrent dans la couche à graver 550 et modifie cette dernière. Ainsi, le film carboné 456 permet d'augmenter la différence d'épaisseur de modification entre les surfaces recouvertes par le film carboné 456 et les surfaces qui ne le sont pas. On contrôle ainsi encore 10 mieux l'épaisseur gravée. Comme cela sera indiqué par la suite, une autre fonction particulièrement avantageuse de ce film carboné est qu'il protège la couche à graver lors de l'étape de retrait. Lors de ladite étape de modification de la couche à graver, la concentration en 15 CxHy dans le plasma est de préférence, comprise entre 2% et 50% du débit total et de préférence entre 8% et 40%. Au-delà on sera en mode dépôt. La dilution dépendra du choix des espèces des ions lourds du plasma, He, N2, Ar ou 02 etc. Par exemple : 20 - pour He ou Ar il faut que le débit de CxHy soit inférieur à 10% du débit total ; - pour N2 il faut que le débit de CxHy soit inférieur à 20% du débit total ; - pour 02 il faut que le débit de CxHy soit inférieur à 50% du débit total. Lors de ladite étape de modification de la couche à graver, la concentration en 25 ions plus lourds que l'hydrogène dans le plasma est comprise entre 50% et 98%. Ces concentrations se mesurent habituellement par un ratio de débit en sccm. Dans la présente demande de brevet un ratio entre deux composants gazeux est un ratio portant sur les débits respectifs d'introduction des composants dans le réacteur plasma. Chaque débit se mesure habituellement en sccm. Typiquement un 30 débit se mesure avec un débitmètre associé au réacteur. Dans un mode de réalisation utilisant un plasma de He/CH4 de préférence sous forme de mélange, la couche à graver 550 est modifiée par les ions H venant du gaz 3037712 27 de CH4. Les ions He détruisent ou empêchent la formation du film carboné 456 qui aurait tendance à se former sur les surfaces perpendiculaires à la direction 351 telles que les surfaces de la couche à graver modifiée 454 recouvrant les couches sous-jacentes 420 tel que par exemple un substrat ou une couche fonctionnelle.
5 Dans un autre mode de réalisation utilisant un plasma de H2/CH4/Ar, en plus des ions hydrogène, la nature des ions Argon et les paramètres du plasma, en particulier son énergie, permettent d'assurer une déplétion des groupements méthyles du film carboné 456 réalisée de manière anisotrope, de sorte que le film 10 carboné 456 n'est pas formé sur les surfaces perpendiculaires à la direction 351 telles que ci-dessus. Ainsi, l'argon permet d'empêcher, éventuellement à lui seul, également la formation du film carboné sur les surfaces perpendiculaires à la direction 351 de bombardement. Combiné à He, N2, Xe et/ou 02 il contribue à pulvériser le film 15 carboné 456 qui aurait tendance à se former. Ainsi, les ions lourds Ar, He, N2, Xe ou 02 permettent de renforcer l'action des ions à base d'hydrogène en empêchant également la formation du film carboné 456 sur les surfaces perpendiculaires à la direction principale 351 du bombardement.
20 On notera que dans tous ces modes de réalisation, les ions H du CH4 participent en synergie avec les ions lourds du plasma (He, Ar, N2, Xe ou 02 par exemple) à la modification de la portion 454 de la couche à graver 550, même si la profondeur de pénétration de ces ions lourds est plus faible que celle des ions à 25 base d'hydrogène. Ainsi, à l'issue de cette étape de modification 402, le film carboné 456 formé recouvre seulement les surfaces de la couche à graver 550 qui sont perpendiculaires ou fortement inclinées par rapport au plan du substrat 140, telles que les flancs 551 30 du motif qu'il soit en relief comme sur la figure 5 ou qu'il soit en creux comme sur la figure 8. On notera ici que l'étape de modification 402 peut se pratiquer de nombreuses façons différentes en adaptant toutes sortes de moyens couramment employés par 3037712 28 l'industrie de la microélectronique, tel qu'à l'aide de tout type graveur, par exemple dans un réacteur ICP de l'anglais « Inductively Coupled Plasma » c'est-à-dire « plasma à couplage inductif », ou dans un réacteur de type CCP de l'anglais « Capacitive Coupled Plasma » c'est-à-dire « plasma à couplage capacitif » qui permet 5 de contrôler l'énergie des ions. On peut aussi utiliser un type de plasma dit par immersion couramment utilisé pour pratiquer une implantation d'espèces en surface d'un dispositif en cours de fabrication. Pour choisir les paramètres d'implantation l'homme du métier, afin de 10 déterminer le comportement du matériau à graver dans le type d'implanteur choisi, procédera préalablement de préférence à des essais « pleine plaque » afin d'établir des courbes de comportement. Il en déduira les paramètres de l'implantation, en particulier l'énergie et la dose d'ions, c'est-à-dire le temps d'exposition, à utiliser pour atteindre l'épaisseur voulue de matériau à modifier.
15 A titre d'exemple, le tableau ci-après donne des conditions typiques de mise en oeuvre de l'étape de modification 402 de la couche à graver 550, réalisé par utilisation d'un plasma de He/CH4, de H2/CH4/Ar, de CH4/Ar, de CH4/N2, ou de CH4/N2/H2, en fonction du temps en secondes et la puissance de la polarisation (bias) en watts, etc. Ces conditions sont largement dépendantes de l'épaisseur à 20 modifier de la couche à graver 550. Dans l'exemple ci-dessous, la couche à graver 550 est une couche à base de nitrure telle qu'une couche de nitrure de silicium.
3037712 29 Réacteur de gravure : réacteur ICP ou CCP ou par immersion plasma de He/CH4 (He : 50 - 500 sccm, CH4 : 5 - 15 sccm), ou plasma de H2/CH4/Ar ou de H2/CH4/N2 (H2 : 50 - 500 sccm, CH4: 5 - 15 sccm, Ar (Argon) ou N2 : 100 - 1000 sccm) Épaisseur de la couche à -. quelques dix nm, par exemple 6-10nm graver 550 à modifier (épaisseur de la couche a 1 graver modifiée 454) : Puissance de la source : 0 - 2000 Watts Puissance de polarisation 20 - 500 V (énergie des ions) : Pression : 5 milli Torr - 10 milli Torr Température : 10 - 100 °C Temps : quelques secondes à quelques centaines de secondes Un exemple plus précis de mise en oeuvre de l'étape de modification 402 permettant de modifier une épaisseur de 17 nm de nitrure, réalisé par utilisation d'un plasma de He/CH4, est décrit dans le tableau ci-dessous : Réacteur de gravure : plasma de He/CH4 (He : 250 sccm, CH4: 10 sccm) Épaisseur de la couche à base de 17 nm nitrure 152 à modifier (épaisseur de la couche modifiée 454 à base de nitrure) : Puissance de la source : 500 W Puissance de polarisation 250 V (énergie des ions) : Pression : 10 milli Torr Température : 60°C Temps : 60 secondes 3037712 30 Un autre exemple plus précis de mise en oeuvre de l'étape de modification 402 permettant de modifier une épaisseur de 15 nm de SiCBO par utilisation d'un plasma de He/CH4, est décrit dans le tableau ci-dessous: Réacteur de gravure : plasma de He/CH4 (He : 250 sccm, CH4 : 10 sccm) Épaisseur de la couche à graver 15 nm 550 à modifier (SiCBO): Puissance de la source : 500 W Puissance de polarisation 250 V (énergie des ions) : Pression : 10 milli Torr Température : 60°C Temps : 60 secondes 5 Selon un mode de réalisation non illustré sur la figure 5 mais illustré en figure 8, la couche à graver 550 est modifiée sur toute son épaisseur sur le sommet 552 des motifs et en dehors des motifs et tout en laissant en place des portions non-modifiées 452 de la couche à graver 550 au niveau des flancs 551 du motif.
10 La figure 5c illustre le résultat de l'étape de retrait 403 des portions modifiées 454 de la couche à graver 550 après que l'on ait procédé à une opération de gravure sélective de la couche à graver modifiée 454 par rapport : au film carboné 456. De préférence, cette gravure est également sélective vis-à-vis des portions non-modifiées 452 de la couche à graver 550.
15 Dans le cas où toute l'épaisseur de la couche à graver 550 est modifiée en dehors des flancs, cette gravure est également sélective vis-à-vis de la couche 420 directement sous-jacente à la couche à graver. La solution de gravure grave ainsi la couche à graver modifiée 454 à laquelle 20 elle a directement accès sur le sommet 552 du motif et de part et d'autre du motif. Dans le cas où les ions à base d'hydrogène ne se sont pas implantés dans la couche à graver située sur les flancs 551 du motif, ce qui peut être le cas si le film carboné 456 est suffisamment épais, la couche à graver située sur les flancs 551 du 3037712 31 motif n'est pas modifiée ou que très peu modifiée. Lors de l'étape de retrait 403, la solution de gravure ne retire donc pas la couche à graver 550 située sur les flancs 551. Le film carboné 456 reste donc maintenu par cette dernière. Il ne disparait alors pas lors de l'étape de retrait. Ce mode de réalisation est illustré sur les figures 5 à 8.
5 Alternativement, dans le cas où les ions à base d'hydrogène se sont implantés dans la couche à graver située sur les flancs 551 du motif, ce qui peut être le cas si le film carboné 456 est fin, une épaisseur de la couche à graver située sur les flancs 551 du motif est alors modifiée. Lors de l'étape de retrait, en fonction de la forme de la structure, la solution de 10 gravure peut s'introduire également dans l'espace situé au niveau des flancs 551 du motif, entre le film carboné 456 recouvrant les flancs 551 et les portions non-modifiées 452. Dans cet espace, occupé par la couche à graver modifiée 454 obtenue en fin d'étape de modification 402, la solution de gravure consomme la couche à graver modifiée 454.
15 Dans ce cas, le film carboné 456 n'est plus soutenu et disparaît. Typiquement cette désagrégation du film carboné est qualifié de « lift off », soit de retrait par soulèvement. Avantageusement, les paramètres de l'étape de retrait sont également réglés 20 de manière à ce que la couche à graver modifiée 454 puisse être gravée sélectivement par rapport à une couche faite d'un oxyde typiquement un oxyde dudit matériau semi-conducteur, cette dernière formant par exemple un masque dur. Un tel masque dur est représenté en figure 7 et porte la référence 560. Typiquement, la gravure sélective de la couche à graver modifiée 454 ne consomme pas l'oxyde de 25 silicium SiO2. Avantageusement, ces paramètres sont également réglés de manière à ce que la couche à graver modifiée 454 puisse être gravée sélectivement par rapport à un matériau semi-conducteur d'une couche 420 directement sous-jacente à la couche à graver 550.
30 De manière préférentielle, l'étape de retrait 403 est effectuée par gravure humide en utilisant une solution de gravure à base d'acide fluorhydrique (HF).
3037712 32 Dans un mode de réalisation dans lequel la couche à graver modifiée 454 est typiquement une couche à base de nitrure, l'étape de retrait 403 peut être effectuée par gravure humide en utilisant une solution de gravure à base d'acide fluorhydrique (HF) ou d'acide phosphorique (H3PO4) pour une couche à graver de SiCN par 5 exemple. Il est avantageux que la gravure de la couche à graver modifiée 454 soit la plus sélective possible par rapport au silicium si la couche sous-jacente 420 à la couche à graver 550 est en silicium. Par exemple, dans ce mode de réalisation de gravure 10 humide, il n'y a aucune consommation de silicium due à l'utilisation de la solution gravure à base d'acide fluorhydrique (HF). Comme mentionné ci-dessus, l'épaisseur de la couche à graver modifiée 454 est typiquement comprise dans une gamme de valeurs allant de 1 nm à quelques 15 dizaines de nm. Les temps de gravure peuvent aller de quelques secondes à quelques minutes en étant évidemment directement dépendants de l'épaisseur qui a été modifiée. À titre d'exemple, pour enlever une épaisseur modifiée comprise entre 5 nm et 20 20 nm de nitrure modifié il faut de l'ordre de 30 secondes avec une solution d'acide fluorhydrique (HF) à 1%. Le même temps de gravure est obtenu avec de l'acide phosphorique dilué (H3PO4) à 85% pour une couche de nitrure de silicium SiN. Une solution d'acide fluorhydrique (HF) peut être utilisée pour des couches à 25 graver à base d'autres matériaux que le nitrure, le silicium et le carbone. Par exemple, pour enlever une épaisseur modifiée de 15 nm de SiCBO modifié il faut de l'ordre de 30 secondes avec une solution d'acide fluorhydrique (HF) à 1°A. L'arrêt de ladite gravure sélective peut donc se faire sur les portions non-30 modifiées 452 de la couche à graver 550 ou/et sur la couche sous-jacente 420 par exemple en silicium monocristallin ou/et encore sur le masque dur 560 au sommet 552 du motif, jusqu'à la disparition de la couche à graver modifiée 454.
3037712 33 Pour le retrait de la couche à graver modifiée 454, on a de préférence recourt à une gravure humide qui combine le retrait de la couche à graver modifiée 454 avec un nettoyage humide de la tranche, habituellement désignée par son vocable anglais wafer, contenant les dispositifs en cours de fabrication, car après cette gravure 5 humide, conventionnellement un nettoyage humide (traduction de l'anglais « wet clean ») est réalisé pour nettoyer un wafer sur lequel est le transistor 200. De préférence, cette gravure humide est combinée avec le nettoyage humide, ce qui simplifie le procédé et apporte un gain de temps. Les paramètres du nettoyage humide sont également réglés de manière à ce 10 que la couche à graver modifiée 454 puisse être gravée très sélectivement par rapport aux espèces contenant du carbone du film carboné 456 et aux portions non-modifiées 452 de la couche à graver 550. Alternativement à une gravure humide, une gravure sèche de la couche à 15 graver modifiée 454 sélectivement au matériau de la couche sous-jacente 420, faite par exemple de silicium, au matériau non modifié de la couche à graver et au matériau d'un éventuel masque dur 560, par exemple en oxyde de silicium (SiO2), pourra alors être aussi pratiquée pour cette étape de retrait 403 par voie sèche de la couche à graver modifiée 454.
20 Le principe du retrait par voie sèche des portions modifiées 454 de la couche à graver 550 typiquement à base de nitrure, par exemple de SiN, de SiCO ou de SiOCN, comprend les étapes suivantes 610 à 630 illustrées en figure 9 qui s'effectuent dans une chambre de réaction où l'on forme un plasma. Les épaisseurs 25 traitées sont typiquement comprises entre 1 nm et quelques dizaines de nanomètres. La méthode est celle décrite par H. Nishini et ses coauteurs dans une publication en anglais intitulée « Damage-free selective etching of Si native oxides using NH3/NF3 and SF6/H20 down flow etching » parue dans le « Journal of Applied Physics » volume 74 (2), en juillet 1993.
30 Le principe du retrait par voie sèche de la couche à graver modifiée 454 est proche de celui décrit dans la publication ci-dessus. La différence est que dans le 3037712 34 cas de l'invention on ne grave pas de l'oxyde de silicium mais la couche à graver modifiée 454 par utilisation d'un plasma de type par exemple H2/CH4/Ar. Le mécanisme est toutefois le même et comprend les étapes suivantes qui 5 s'effectuent dans une chambre de réaction où l'on forme un plasma. Une première étape 610 consiste à générer le produit de gravure dans le plasma selon la réaction chimique suivante : NF3+NH3 NH4F + NH4F.HF qui fait réagir du trifluorure d'azote (NF3) avec de l'ammoniac (NH3).
10 La gravure se fait au cours d'une deuxième étape 620, à une température de l'ordre de 30°C et plus généralement entre 10°C et 50°C, sous la forme d'une formation de sels selon la réaction chimique suivante : NH4F or NH4F.HF + SiNH (NH4)2SiF6 (solide) + H2 15 Au cours d'une opération qui dure entre quelques secondes et quelques minutes et qui s'effectue sous une pression comprise entre quelques milli Torr et quelques Torr. Plus précisément, cette opération dure entre 20 secondes et 2 minutes et s'effectue sous une pression comprise entre 500 milli Torr et 3 Torrs.
20 Les espèces solides qui sont formées au cours de cette opération sont ensuite sublimées 630 à une température supérieure à 100°C pendant quelques dizaines de secondes selon la réaction suivante : (NH4)2SiF6 (solid) SiF4(g) + NH3(g) + HF(g) 25 Par exemple, pour enlever une couche de 10 nm de nitrure modifié 454 les flux de trifluorure d'azote (NF3) et d'ammoniac (NH3) sont respectivement de 50 sccm et de 300 sccm à 30°C pendant 45 secondes pour l'étape 620 de formation des sels qui est suivie par l'étape de sublimation 630 qui s'effectue à 180°C pendant 60 secondes.
30 Ce mode de réalisation permet d'obtenir une très bonne sélectivité de la gravure des portions modifiées 454 de la couche à graver 550 par rapport aux portions non-modifiées 452 et au matériau de la couche sous-jacente 420. En 3037712 particulier, cette sélectivité de la gravure est très supérieure (typiquement un facteur 10 au moins) à celle obtenue avec une solution de HF. À l'issue de l'étape de retrait 403, il ne reste donc que les portions non-modifiées 452 de la couche initiale de protection 152 essentiellement sur les flancs 5 551 du motif. Le résultat de la figure 5c peut être le résultat d'une seule étape de modification 402 et d'une seule étape de retrait 403 ou d'une pluralité de séquence comprenant ces étapes. En effet, les opérations de modification 402 de la couche à 10 graver 550 et de retrait 403 de la couche à graver modifiée 454 peuvent optionnellement être répétées 404 comme illustré en figure 4. Selon un mode de réalisation non limitatif, comme celui illustré en figure 8 par exemple, les séquences comprenant chacune une étape de modification 402 et une étape de retrait 403 sont réalisées jusqu'à enlèvement complet de la couche à graver 454 en dehors des 15 flancs 551 du motif. Le nombre de séquences est calculé en fonction de la vitesse de gravure de la première séquence. A l'issue de l'étape 403 de retrait, on obtient ainsi un motif dont le rapport de forme est plus élevé qu'en début de procédé.
20 Des étapes additionnelles peuvent par exemple être des étapes standard où l'on réalise un transfert du motif ainsi obtenu dans une couche sous-jacente. D'autres modes de réalisation vont maintenant être décrits en référence aux 25 figures 6, 7 et 8. La figure 6, composée des figures 6a à 6c illustre un mode de réalisation proche de celui de la figure 5. Il en diffère par le fait que le motif de la couche à graver 550 est surmonté d'un 30 bloc de masquage 560, également désigné masque. Ce bloc de masquage est situé sur le sommet 552 du motif à l'issue de l'étape de formation 401 du motif. Les étapes 402 et 403 de modification de la couche à graver 550 et de retrait des portions modifiées 454 de la couche à graver sont identiques à celles décrites en 3037712 36 référence à la figure 5 à l'exception que l'implantation 460 est effectuée à travers le masque 560 et possiblement l'étape de retrait 403 est également effectuée à travers le masque 560. Le matériau et l'épaisseur du bloc de masquage 560 ainsi que l'étape de retrait 5 403 sont effectuées de manière à ce que le bloc de masquage 560, soit empêche la modification du sommet 552 du motif par les ions à base d'hydrogène lors de l'étape de modification 402, soit empêche la gravure du matériau modifié qu'il recouvre lors de l'étape de retrait 403, soit assure ces deux fonctions. De préférence l'étape de retrait 403 est sélective du matériau du masque. Cela n'est pas obligatoire si 10 l'épaisseur du masque 560 est suffisante pour éviter que le sommet du motif ne soit gravé s'il a été modifié lors de l'implantation 460. Ainsi, le sommet 552 du motif n'est pas consommé lors de de l'étape de retrait 403. Cela permet d'avoir en fin de procédé un rapport de forme (« aspect ratio » en anglais) plus élevé qu'en début de procédé. En effet, la couche à graver 550 est 15 gravée de part et d'autre du motif sans graver son sommet et tout en conservant un très bon contrôle dimensionnel de la largeur du motif et de la verticalité des flancs 551, par la protection conférée par le film carboné. Le contrôle dimensionnel est donc conservé tout en améliorant le rapport de forme. L'invention permet ainsi d'améliorer la précision de la fabrication des motifs par 20 un procédé fiable, simple et très précis. Comme pour chacun des modes de réalisation de l'invention, on peut choisir de conserver le film carboné 456 en fin de procédé ou au contraire de le retirer. Dans ce dernier cas, on effectue de préférence les étapes suivantes : le film carboné 456 peut-être retiré par un plasma (sans bombardement) réducteur (à base 25 d'hydrogène) ou oxydant (à base de 02). Avantageusement, cette façon de retirer le film carboné 456 n'endommage pas l'état de surface des flancs et permet de conserver un bon contrôle dimensionnel du motif.
30 La figure 7 composée des figures 7a à 7f illustre un mode de réalisation dans lequel le motif formé dans la couche à graver à l'issue de l'étape 401 est en creux. Il peut s'agir d'une tranchée, d'un trou ou de toute autre forme.
3037712 37 Les figures 7a à 7c illustrent l'étape 401 de formation du motif en creux. La figure 7a illustre l'empilement de départ : une ou plusieurs couches sous-jacentes 420, la couche à graver 550 et une couche de masquage 560. En figure 7b, un motif est défini dans la couche de masquage 560. Par 5 exemple, cette couche de masquage 560 est une couche de résine que l'on ouvre pour former un motif. En figure 7c, le motif de la couche de masquage 560 est transféré dans la couche à graver 550 par des procédés conventionnels. A l'issue de la figure 7c, on obtient ainsi une couche à graver 550 comprenant un motif en creux présentant des 10 flancs 551 et un fond 553. L'étape de modification 402 est illustré en figure 7d. De préférence, lors de l'étape de modification 402, la couche de masquage 560 peut être conservée. Ainsi, comme dans le mode de réalisation de la figure 6, l'implantation est effectuée à travers le masque 560. Cela peut permettre de ne pas modifier la surface supérieure 15 de la couche de masquage 560 afin d'augmenter le rapport de formes. En effet, seul le fond 553 des motifs sera alors modifié et sera ensuite retiré lors de l'étape de retrait 403. Pour cela la couche de masquage 560 présente de préférence une épaisseur supérieure à la profondeur maximale d'implantation des ions à base d'hydrogène lors de l'étape de modification 402.
20 Alternativement, la couche de masquage 560 est retirée avant l'étape de modification 402. Dans ce cas, l'implantation plasma modifie la portion supérieure de la couche à graver 550 pour définir des portions modifiées 454 de part et d'autre du motif et dans le fond du motif. Dans ces deux modes de réalisation, le fond 553 du motif est modifié par 25 implantation en profondeur d'ions à base d'hydrogène et les flancs 551 du motif sont recouverts du film carboné 456. L'étape de retrait 403 est illustrée en figure 7d. Au cours de cette étape, les portions modifiées 454 de la couche à graver 550, sur l'exemple illustré uniquement le fond du motif en creux, sont retirés.
30 Les flancs 551 protégés par le film carboné 456 ne sont quant à eux pas gravés ou sont gravés dans une bien moindre mesure. L'étape 7f consiste à retirer la couche de masquage 560 si cela n'a pas été effectué au cours d'une étape préalable.
3037712 38 La figure 8, composée des figures 8a à 8e, décrit les étapes d'un procédé de gravure plasma selon l'invention qui permet de répondre, au moins en partie, aux inconvénients des méthodes de gravure conventionnelles exposés dans le chapitre 5 sur l'état de la technique pour la gravure de motifs de très petites dimensions. La figure 8a est une vue en coupe d'un dispositif en cours de fabrication après dépôt d'une couche 410 d'un matériau à partir duquel des motifs de tailles décananométriques vont être formés notamment par la technique dite SADP qui permet de dépasser les limites de la photolithographie traditionnelle telle qu'elle peut 10 être pratiquée dans une ligne de production. La technique SADP a été brièvement décrite dans les paragraphes précédents. De façon générale, la couche 410 est déposée sur la couche fonctionnelle à graver 420, par exemple faite de silicium, qui elle-même repose le plus généralement sur une couche isolante 430 par exemple faite de dioxyde de silicium (SiO2). Ces 15 matériaux ne sont pas limitatifs et de nombreux autres matériaux peuvent être utilisés. Le tout est supporté par un substrat 440 notamment destiné à assurer la rigidité mécanique de l'ensemble et permettre la manipulation des tranches de dispositifs en cours de fabrication. La couche 410 à partir de laquelle des motifs ou reliefs 412 vont être définis par 20 photolithographie conventionnelle, comme montré sur la figure 8b, est de préférence pour ce type d'application un matériau connu sous l'acronyme « SOC » de l'anglais « spin-on carbon ». Il désigne un type de matériau déposé par centrifugation ou « spin coating » à base de carbone notamment sous une forme dite « fullerène » composée de molécules de grandes tailles pouvant prendre une forme géométrique 25 rappelant notamment celle d'une sphère ou d'un ballon de football. Une forme dite C60 est par exemple composée de 12 pentagones et de 20 hexagones, chaque sommet correspondant à un atome de carbone et chaque côté à une liaison covalente. Le procédé comprend une étape de réalisation, par exemple par 30 photolithographie conventionnelle, des reliefs 412, de préférence dans la couche de carbone 410. Au moins certains reliefs 412 présentent un sommet 554 et sont délimités par deux flancs qui s'étendent de part et d'autre du sommet 554 et qui s'étendent chacun 3037712 39 depuis la couche sous-jacente 420 jusqu'au sommet 554. Les reliefs 412 présentant des flancs parallèles à ladite direction privilégiée d'implantation de l'étape de modification 402.
5 On procède ensuite à l'étape 401 de formation de la couche à graver 550 présentant des motifs. Cette étape 401 comprend le dépôt de la couche à graver 550 qui forme, dans ce mode de réalisation, une couche de recouvrement ou « liner » d'un matériau qui constituera les motifs de flancs de la technique SADP permettant un doublement de la densité des motifs obtenus initialement par lithographie comme 10 décrit dans l'état de la technique. Cette étape de formation 401 de la couche à graver 550, d'épaisseur préférentiellement sensiblement constante, est effectuée de manière à recouvrir les motifs 412, c'est-à-dire sur toutes les surfaces, verticales et horizontales, des reliefs 412 déjà formés. Il s'agit ainsi d'un dépôt que l'on peut qualifier de conforme. De 15 manière préférentielle mais non limitative, la couche à graver 550 est disposée directement au contact des flancs et des sommets 554 des reliefs 412. De préférence, la couche à graver 550 recouvre également la zone située entre deux reliefs 412. Cette étape de formation 401, se fait de préférence mais non limitativement à 20 l'aide d'une méthode de dépôt dite LPCVD, acronyme de l'anglais « low pressure chemical vapor deposition », c'est-à-dire « dépôt chimique en phase vapeur à faible pression ». Ce type de dépôt qui se pratique à pression atmosphérique permet en effet un dépôt uniforme sur toutes les surfaces quelle que soit leur orientation.
25 Dans les modes de réalisation alternatifs qui seront décrits en détail par la suite, ce liner sera désigné de manière plus générique par le vocable couche à graver 550. On notera ici que dans le cadre d'une mise en oeuvre générale de l'invention une très large gamme de matériaux constituant le liner 550 pourra être utilisée en fonction des applications. Les matériaux susceptibles de pouvoir être utilisés pour 30 cette couche avec le procédé de l'invention comprennent tous les matériaux mentionnés précédemment en référence aux figures 4 et 5.
3037712 La couche 550 est déposée dans une gamme d'épaisseur allant typiquement de 5 nanomètres à plusieurs dizaines de nanomètres. Pour la réalisation des structures de plus petites dimensions, la couche déposée sera plus particulièrement comprise dans une gamme d'épaisseurs allant de 5 à 10 nanomètres.
5 Comme illustré par les figure 8c à 8e, on procède ensuite à un retrait partiel de la couche à graver ou liner en le conservant au moins en partie sur les flancs 551 afin de constituer un masque dur (HM) pour la gravure de la couche fonctionnelle sous-jacente 420 comme illustré en figure 8e. Comme illustré sur la figure 4, cette séquence d'étapes de formation des motifs 10 de flancs 452 se fait elle-même en deux étapes 402, 403, possiblement répétitives. Au cours d'une première étape 402 on procède à une modification du matériau à graver, c'est-à-dire à une modification de la couche 550. La seconde étape 403 consiste à procéder à l'enlèvement ou retrait sélectif des portions modifiées 454 vis-à-vis des portions non modifiées 452 de la couche 550 15 et/ou des autres couches sous-jacentes. L'étape de modification 510 du matériau à graver consiste à y implanter par plasma des ions à base d'hydrogène. Les conditions du plasma, en particulier l'énergie des ions, sont telles que ces ions sont implantés dans la couche à graver 550 sans provoquer de dislocation de sa structure atomique telle qu'elle entraînerait 20 une pulvérisation de cette dernière. L'étape de modification 402 se pratique de préférence à partir de tout type d'équipement de gravure plasma, incluant : - les graveurs de type ICP, acronyme de l'anglais « inductive coupled plasma » c'est-à-dire « plasma à couplage inductif », appareillage dans 25 lequel le champ radiofréquence destiné à former le plasma est produit par une antenne externe à la chambre ; les graveurs plasma dits en immersion de type à « couplage capacitif » ou CCP, acronyme de l'anglais « capacitive coupled plasma » où on applique entre deux électrodes une tension continue ou pulsée élevée. La cible à 30 implanter est placée sur l'une des électrodes, généralement la cathode, et est donc polarisée négativement. Comme indiqué ci-dessus, la modification de la couche effectuée à l'aide d'un plasma a pour avantage de permettre une implantation continue des espèces 3037712 41 implantées depuis la surface libre de la couche à graver sur une épaisseur typiquement comprise entre 1 et 10 nanomètres. Un autre avantage est que l'étape de modification 402, et l'étape suivante 403 de retrait sélectif de la couche à graver, peuvent alors optionnellement se pratiquer dans une même enceinte.
5 Comme le montre la figure 8c, l'utilisation d'un plasma directionnel permet que la modification de la couche à graver se fasse avantageusement de façon très anisotrope. Le flux d'ions à implanter 460 étant orienté perpendiculairement à la tranche à partir de laquelle les dispositifs sont fabriqués, les zones modifiées 454 sont essentiellement celles qui sont parallèles au plan horizontal que constitue la 10 tranche et son substrat 440 dans la représentation de cette figure. De préférence pour ce mode de réalisation et comme illustré sur la figure 8c, l'étape de modification 402 est effectuée de manière à modifiée la couche à graver 550 sur toute son épaisseur. Ainsi en dehors des surfaces parallèles à la direction d'implantation 351, les portions modifiées 454 s'étendent depuis la surface de la 15 couche 550 et jusqu'à la couche sous-jacente 420. L'utilisation d'un plasma comprenant un mélange gazeux de type hydrocarbure constitué d'atomes de carbone (C) et d'hydrogène (H) de formule CxHy où x et y sont des entiers permet très avantageusement la formation sur les flancs des motifs, c'est à dire sur toutes les surfaces parallèles au flux des ions bombardant la tranche à la 20 surface de laquelle les dispositifs sont en cours de fabrication, du film carboné 456 formant couche de protection. Cette couche de protection carbonée joue deux rôles : d'une part elle empêche ou réduit, dès qu'elle commence à se former, la modification de la couche 550 sur les flancs lors par exemple ici de l'étape d'implantation 510. D'autre part elle va aussi servir de protection, à l'étape 520, lors de l'enlèvement 25 sélectif des zones modifiées, contribuant significativement à l'obtention des formes idéalement souhaitée pour les motifs doubles SADP. La présence d'ions plus lourds que l'hydrogène (Ar, N2, Xe, 02 etc) dans le plasma permet de pulvériser le film carboné qui se formerait autrement aussi sur les surfaces parallèles au plan de la tranche et du substrat 440. Le résultat est celui 30 montré sur la figure 8c où les zones 454 du matériau constituant la couche à graver 550 sont modifiées par implantation tandis qu'un film carboné 456 se dépose uniquement sur les flancs des motifs, le bombardement des ions plus lourds du 3037712 42 plasma empêchant la formation du film carboné sur les surfaces parallèles au plan de la tranche et du substrat 440. Toute l'épaisseur de la couche à graver 550 située sur le sommet 554 des reliefs 412 est modifiée, que cela soit effectuée en une seule étape ou en plusieurs 5 séquences comprenant chacune une étape de modification et une étape de retrait. Les conditions générales de mise en oeuvre d'un tel plasma pour modifier le liner 550, quelle que soit le matériau utilisé pour cette couche, sont résumées dans le tableau suivant par exemple pour graver une couche à graver 550 formant un liner de silicium : 10 Réacteur de gravure (tout type ICP ou CCP) : plasma CxHy/He He 50 à 500 sccm Ar 100 à 1000 sccm CH4 5 à 15 sscm Épaisseur de la couche liner à modifier : 1 à quelques dizaines de nm Puissance de la source : 0-2000 Watts Puissance de polarisation (énergie des 20 à 500 Volts ions) : Pression : 5 à 100 milli Torr Température : 10 à 100 °C Temps : quelques secondes à quelques centaines de secondes sccm : débit en centimètres cube par minute dans des conditions standards. De manière avantageuse, l'ajout d'hydrogène (H2) dans le mélange gazeux du plasma, avec un débit compris entre 50 et 500 sccm, favorise la modification du film en profondeur. De manière avantageuse, l'ajout d'oxygène (02) empêche le dépôt de carbone tout en continuant d'améliorer les effets du microloading. Naturellement, on adaptera les conditions ci-dessus (temps, température, pression, etc.) en fonction du matériau et de l'épaisseur que l'on souhaite modifier par implantation.
3037712 43 La figure 8d montre le résultat de la gravure des zones du liner 550 modifiées par implantation à l'issue de la dernière, ou unique, étape de retrait 403 des portions modifiées 454 sélectivement aux portions non modifiées. La modification de la couche 550 étant effectuée sous toute l'épaisseur de cette dernière sur les surfaces 5 inclinées par rapport à la direction d'implantation 351, il est nécessaire que le retrait des portions modifiées 454 soit effectuée de manière sélective par rapport à la couche sous-jacente 420. Toute l'épaisseur de la couche à graver 550 est retirée sur le sommet 554 des reliefs 412. Le sommet 554 des reliefs 412 est donc mis à nu ce qui permettra par la 10 suite de graver les reliefs 412 sélectivement aux portions non modifiées de la couche à graver 550. De nombreuses méthodes peuvent être utilisées pour effectuer l'étape 403 de retrait sélectif des portions modifiées 454 vis-à-vis des portions non modifiées. De façon non limitative, celles-ci peuvent être divisées en deux catégories principales 15 qui peuvent être employées quel que soit le mode de réalisation retenu pour implanter les ions lors de l'étape précédente de modification 402. Une première option consiste à pratiquer un « nettoyage humide », vocable traduit de l'anglais « wet cleaning », qui se fait à partir de solutions acides, en particulier à base d'acide fluorhydrique (HF) ou d'acide phosphorique (H3PO4) pour 20 le nitrure de silicium. Bien que le matériau modifié et celui non modifié soient tous deux gravés par ce type de solutions acides le matériau modifié est beaucoup plus sensible à ce type d'attaque. On utilise donc de préférence des solutions hautement diluées, à faible concentration en acide, qui attaquent très faiblement la couche non modifiée, de façon à pouvoir enlever le film modifié sélectivement au matériau non 25 modifié et, possiblement, aux autres couches. On notera ici qu'un nettoyage humide n'est pas limité à l'emploi des solutions acides ci-dessus. Tout type de solution permettant de consommer le matériau modifié est susceptible d'être employé. Par exemple un bain standard de nettoyage dit SC1 (NH4OH/H202/H20) permet de graver un matériau comme le nitrure de titane (TiN). Une forte dilution permet de 30 consommer le TiN qui a été modifié par implantation d'hydrogène sans consommer, ou très faiblement, le nitrure de titane non modifié. Le chlorure d'hydrogène (HCI) ou acide chlorhydrique est également utilisé.
3037712 44 L'autre option de nettoyage qualifiée de « nettoyage sec », vocable traduit de l'anglais « dry cleaning », repose notamment sur la méthode décrite ci-dessus et illustré en figure 9 On notera ici que le retrait par voie sèche du film modifié n'est pas limité aux 5 matériaux à base de silicium. En sélectionnant d'autres gaz que le fluor et l'hydrogène utilisés pour le silicium on peut générer des sels solides d'autres matériaux qui pourront être sublimés comme ci-dessus. Optionnellement, en fonction de l'épaisseur de la couche 550 à graver, des cycles comprenant chacun au moins l'étape de modification 402 et l'étape de retrait 10 403 ci-dessus sont répétés 404 autant de fois que nécessaire pour graver complètement la couche 550, ou atteindre la profondeur de gravure souhaitée, si cela ne peut être obtenu en un seul cycle. Les matériaux susceptibles de pouvoir être gravés lors des étapes 401, 402, 403 ci-dessus, incluent tous ceux qui ont été mentionnés précédemment comme 15 étant susceptibles d'être déposés afin de constituer la couche 550 ou liner. La figure 8e montre le résultat final, c'est-à-dire l'obtention d'un masque dur 452 pour la mise en oeuvre de la technique SADP et qui ne souffre pas des défauts décrits dans l'état de la technique, c'est-à-dire un facettage des surfaces supérieures et des profondeurs de gravure irrégulières dues au microloading. Ceci est obtenu 20 après enlèvement des reliefs 412 faits de SOC ou « spin-on carbon ». Cet enlèvement est facilité du fait de la mise à nu du sommet 554 des reliefs au cours de l'étape précédente. Cet enlèvement est par exemple réalisé dans un plasma à base d'oxygène 02. Au cours de cette opération, on enlève également le film carboné 456.
25 Le procédé de la présente invention permet de contrôler très précisément la dimension des motifs tout en s'affranchissant ou en réduisant les problèmes détaillés précédemment, par exemple ceux liés au « micro-loading » décrit précédemment ou plus généralement les problèmes générés par une gravure incomplète entre motifs 30 lorsque la densité de motifs est élevée.
3037712 L'invention n'est pas limitée aux seuls modes et exemples de réalisation décrits ci-dessus, mais s'étend à tous les modes de réalisation entrant dans la portée des revendications. 5
Claims (44)
- REVENDICATIONS1. Procédé de gravure d'une couche à graver (550) comprenant au moins un motif présentant des flancs (551) caractérisé en ce qu'il comprend : au moins une étape de modification (402) de la couche à graver (550) par mise en présence de la couche à graver (550) avec un plasma dans lequel on introduit du CxHy où x est la proportion de carbone et y est la proportion d'hydrogène (H) et comprenant des ions plus lourds que l'hydrogène ; les conditions du plasma, en particulier la concentration en CxHy, l'énergie des ions et la direction principale d'implantation (351) étant choisies de manière à ce que : o le plasma créé un bombardement d'ions à base d'hydrogène (H, H+, H2+, H3+ etc.) provenant du CxHy, le bombardement étant anisotrope selon la direction principale d'implantation (351) qui est parallèle auxdits flancs (551) et de sorte à modifier des portions (454) de la couche à graver (550) qui sont inclinées par rapport à ladite direction privilégiée (351) et de sorte à conserver des portions non-modifiées de la couche à graver (550) recouvrant lesdits flancs (551), o des espèces chimiques du plasma contenant du carbone provenant du CxHy forment un film carboné (456) notamment sur des surfaces parallèles à ladite direction principale d'implantation (351); o le plasma créé un bombardement des ions plus lourds que l'hydrogène qui empêche audites espèces chimiques du plasma contenant du carbone et provenant du CxHy de former un film carboné (456) sur les surfaces de la couche à graver (550) qui sont inclinées par rapport à ladite direction principale d'implantation (351), notamment celles qui sont perpendiculaires à la direction principale d'implantation (351); au moins une étape de retrait (403) de la couche à graver modifiée (454) à l'aide d'une gravure sélective des portions modifiées (454) la couche à graver (550) vis-à-vis du film carboné (456). 3037712 47
- 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'étape de retrait (403) de la couche à graver modifiée (454) est effectuée de manière à être sélective des portions modifiées (454) la couche à graver (550) vis-à-vis des portions non-modifiées (452) de la couche à graver (550). 5
- 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel lors de ladite étape de modification (402) de la couche à graver (550), la concentration en CxHy dans le plasma est comprise entre 2% et 50% et de préférence entre 8% et 40%.
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel 10 lors de ladite étape de modification (402) de la couche à graver (550), la concentration en ions plus lourds que l'hydrogène dans le plasma est comprise entre 50% et 98%.
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'au moins un motif est un motif en saillie présentant au moins un sommet (552). 15
- 6. Procédé selon la revendication précédente comprenant, préalablement à l'étape de modification (402) : - une étape de réalisation de reliefs (412) en saillie et présentant un sommet (554) et des flancs parallèles à ladite direction principale d'implantation (351) et s'étendant chacun depuis une couche sous-jacente (420) au relief (412) et jusqu'au sommet 20 (554); - une étape formation (401) de la couche à graver (550) par dépôt, de préférence par dépôt conforme, sur lesdits reliefs (412) de manière à ce que la couche à graver (550) recouvre le sommet (554) des reliefs (412) et une zone située entre deux reliefs (412). 25
- 7. Procédé selon la revendication précédente dans lequel l'étape de modification (402) est effectuée de manière à modifier la couche à graver sur toute son épaisseur au niveau du sommet (554) des reliefs (412) et dans la zone située entre deux reliefs (412) et dans lequel l'étape de retrait (403) est effectuée de manière à retirer toutes les portions modifiées (454) de la couche à graver (550), 30 exposant ainsi le sommet (554) des reliefs (412). 3037712 48
- 8. Procédé selon la revendication précédente comprenant, après l'étape de retrait (403) une étape de gravure des reliefs (412) sélectivement aux portions non modifiées de la couche à graver (550).
- 9. Procédé selon la revendication 5 comprenant, préalablement à l'étape de 5 modification (402), une étape de formation d'un masque (560) recouvrant au moins le sommet (552) de la couche à graver (550) et laissant exposée la couche à graver de part et d'autre du motif et dans lequel au cours de l'étape de modification seule les portions de la couche à graver (550) situées de part et d'autre du motif sont modifiées. 10
- 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel l'au moins un motif est un motif en creux présentant au moins un fond (553) et des parois formant les flancs.
- 11. Procédé selon la revendication précédente comprenant, préalablement à l'étape de modification (402), une étape de formation d'un masque (560) recouvrant 15 la couche à graver (550) en partie au moins en dehors du motif et laissant exposé le fond du motif et dans lequel au cours de l'étape de modification seule les portions de la couche à graver (550) situées dans le fond (553) du motif sont modifiées.
- 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le CxHy est du CH4. 20
- 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les ions plus lourds que l'hydrogène sont pris parmi l'argon (Ar), l'hélium (He), l'azote (N2), le xénon (Xe) et l'oxygène (02).
- 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'étape de modification (402) est réalisée de manière à ce que le plasma génère un 25 bombardement des ions plus lourds que l'hydrogène de manière anisotrope selon une direction principale d'implantation (351) parallèle aux flancs du motif de sorte à empêcher audites espèces chimiques du plasma contenant du carbone provenant du CxHy de former un film carboné (456) sur les surfaces perpendiculaires aux flancs du motif. 30
- 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la couche à graver (550) repose directement, en partie au moins, sur une couche 3037712 49 sous-jacente (420) et dans lequel l'étape de retrait (403) des portions modifiées (454) de la couche à graver (550) est effectuée par gravure sélectivement à la couche sous-jacente (420).
- 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel 5 la couche à graver (550) repose directement, en partie au moins, sur une couche sous-jacente (420) et dans lequel lors de l'étape de modification (402) les conditions du plasma, en particulier la concentration en CxHy, l'énergie des ions et la direction principale d'implantation (351) d'implantation sont choisies de manière à ce que, au niveau des surfaces perpendiculaires à la direction principale d'implantation 10 (351), tout l'épaisseur de la couche à graver (550) soit modifiée par l'implantation des ions à base d'hydrogène et dans lequel l'étape de retrait (403) est réalisée de manière à retirer toute la couche de protection modifiée (158), mettant ainsi à nu la couche sous-jacente (420) au niveau des surfaces perpendiculaires à la direction principale d'implantation (351). 15
- 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant plusieurs séquences comprenant chacune une étape de modification (402) et une étape de retrait (403), et dans lequel au cours d'au moins l'une des étapes de modification (402), seule une partie de l'épaisseur de la couche à graver (550) est modifiée. 20
- 18. Procédé selon la revendication précédente dans lequel les séquences sont répétées (450) jusqu'à disparition des portions modifiées (454) de la couche à graver (550) sur toutes les surfaces parallèles au plan d'un substrat sur lequel repose la couche à graver (550).
- 19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 dans lequel 25 l'étape de modification (402) est une unique étape effectuée de manière à modifier la couche à graver (550) dans toute son épaisseur sur toutes les surfaces parallèles au plan d'un substrat sur lequel repose couche à graver (550) et à ne pas modifier la couche à graver (550) dans toute son épaisseur sur les surfaces perpendiculaires à ce plan. 30
- 20. Procédé selon la revendication précédente dans lequel l'étape de modification est précédée d'une étape de gravure (420) anisotrope qui est effectuée dans un plasma de type CH3F/02/He. 3037712 50
- 21. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'étape de modification (402) réalisée à partir d'un plasma modifie la couche à graver (550) de manière continue depuis la surface de la couche à graver (550) et sur une épaisseur comprise entre 1 nm et 30 nm et de préférence entre 1 nm et 10 nm. 5
- 22. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'étape de retrait (403) est effectuée par gravure sèche sélective des portions modifiées (454) de la couche à graver (550) vis-à-vis dudit film carboné (456), vis-à-vis des portions non-modifiées (452) de la couche à graver (550) et vis-à-vis d'une couche sous-jacente (420) sur laquelle repose la couche à graver (550). 10
- 23. Procédé selon la revendication précédente dans lequel la gravure sèche est effectuée dans un plasma formé dans une enceinte confinée à partir de trifluorure d'azote (NF3) et d'ammoniac (NH3).
- 24. Procédé selon l'une quelconque des deux revendications précédentes dans lequel la gravure sèche comprend : 15 - une étape de gravure (620) consistant en la formation de sels solides ; - une étape de sublimation (630) des espèces solides.
- 25. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 dans lequel l'étape de retrait (403) des portions modifiées (454) de la couche à graver (550) est effectuée par gravure humide. 20
- 26. Procédé selon la revendication précédente dans lequel la couche à graver (550) repose directement, en partie au moins, sur une couche sous-jacente (420) à base de silicium et dans lequel la gravure sélective de l'étape de retrait (403) est sélective par rapport au silicium et est obtenue à l'aide d'une solution à base d'acide fluorhydrique (HF). 25
- 27. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 25, dans lequel la couche à graver (550) repose directement, en partie au moins, sur une couche sous-jacente (420) dont le matériau est à base de l'un des matériaux suivants: le silicium (Si), le germanium (Ge), le silicium-germanium (SiGe).
- 28. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel 30 la couche à graver (550) est une couche poreuse. 3037712 51
- 29. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 27 dans lequel la couche à graver (550) est une couche non-poreuse.
- 30. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 28 dans lequel l'étape de formation (410) de la couche à graver (550) comprend une étape de dépôt 5 de la couche à graver (550) au cours de laquelle on effectue une étape de réduction de la constante diélectrique de la couche à graver (550).
- 31. Procédé selon la revendication précédente dans lequel l'étape de réduction de la constante diélectrique de la couche à graver (550) comprend l'introduction d'une porosité dans la couche à graver (550). 10
- 32. Procédé selon l'une quelconque des deux revendications précédentes dans lequel l'étape de formation (410) de la couche à graver (550) comprend l'introduction de précurseurs dans la couche de protection (152) en cours de dépôt.
- 33. Procédé selon la revendication précédente dans lequel la couche à graver (550) est une couche à base de nitrure de silicium et dans lequel les précurseurs 15 sont choisis de manière à former des liaisons moins polaires que le nitrure de silicium, telles que le Si-F, le SiOF, le Si-O, le C-C, le C-H, et le Si-CH3.
- 34. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la couche à graver (550) est une couche à base de nitrure (N) et de préférence une couche de nitrure de silicium (SiN). 20
- 35. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 34, dans lequel la couche à graver (550) repose directement, en partie au moins, sur une couche sous-jacente (420) à base de silicium et dans lequel la couche à graver (550) est à base de nitrure, la gravure sélective de l'étape de retrait (403) est sélective par rapport au silicium et est obtenue à l'aide d'une solution à base de H3PO4. 25
- 36. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 32 dans lequel la couche à graver (550) est une couche à base de silicium (Si).
- 37. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 32 dans lequel la couche à graver (550) est une couche à base de carbone (C).
- 38. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 32 dans lequel le 30 matériau de la couche à graver (550) est pris parmi : le SiCO, le SiC, le SiCN, le SiOCN, le SiCBN, le SiOCH, le CBN, le BN, le SiCBO et le SiO2. 3037712 52
- 39. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 32 dans lequel la couche à graver (550) comprend un matériau présentant une constante diélectrique inférieure à 4 et de préférence inférieure à 3.1 et de préférence inférieure ou égale à 2. 5
- 40. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 32, dans lequel la couche à graver est faite d'un matériau à base d'un matériau semi-conducteur comprenant : le silicium (Si), le germanium (Ge), le silicium germanium (SiGe).
- 41. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 32, dans lequel la couche à graver est faite d'un matériau à semi-conducteur composite de type III-V et 10 II-VI obtenu en combinant, respectivement, deux éléments, ou plus, des colonnes II et III d'une part, et V et VI d'autre part, du tableau périodique des éléments.
- 42. Procédé selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel la couche à graver est un oxyde ou un nitrure dudit matériau semi-conducteur.
- 43. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 32, dans lequel la 15 couche à graver est un oxyde métallique ou du carbone dopé au bore (B:C).
- 44. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 32, dans lequel le matériau de la couche à graver est du métal ou un alliage de métaux.
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