WO2018172321A1 - Reactor device and method for producing thin layers, implementing a series of deposition steps, and uses of this method - Google Patents

Reactor device and method for producing thin layers, implementing a series of deposition steps, and uses of this method Download PDF

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WO2018172321A1
WO2018172321A1 PCT/EP2018/056954 EP2018056954W WO2018172321A1 WO 2018172321 A1 WO2018172321 A1 WO 2018172321A1 EP 2018056954 W EP2018056954 W EP 2018056954W WO 2018172321 A1 WO2018172321 A1 WO 2018172321A1
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WO
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deposition
cvd
substrate
layer
plasma
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Application number
PCT/EP2018/056954
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French (fr)
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Fabien PIALLAT
Julien VITIELLO
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Kobus Sas
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    • C23C16/509Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • C23C16/5096Flat-bed apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing layers implementing a succession of deposition steps.
  • TSV Through Silicon Via
  • ratio height: diameter important (> 5: 1)
  • liner the acceptable deposition temperature can be limited due to the integration back-end of line, which adds constraints affecting the electrical properties.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • PECVD Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition
  • Atomic Layer Deposition allows deposits with very good compliance but is too slow for target thicknesses (> 100nm). This technique is therefore not considered a plausible replacement for CVD or PECVD.
  • the quality of the interface between the deposited material and the material of the substrate has a non-negligible importance on certain properties of the assembly, in particular on the hung properties or the electrical properties.
  • deposition by ALD makes it possible to have a flawless interface thanks to the formation of perfectly formed monolayers.
  • the pulsed CVD deposit as described in particular in document WO 2015/140261, can respond to a wider range of compliance constraints and deposition rate. But it does not allow to adjust compliance characteristics as needed, or only in a very limited way.
  • TSV vias as other applications (photonics 7), may require, to facilitate the realization of components, compliance characteristics that are not achievable using only one of the proposed techniques.
  • Document US 2012/0015113 discloses a method for producing multilayer dielectric films by alternating CVD (thermal) and PE-CVD type deposition steps. The different deposits are made in the same reactor.
  • the document US 2012/0210937 discloses a method of producing multilayer deposits including ALD type deposits and CVD type, made by moving the substrate between different chambers of a cluster.
  • Cluster means a set of several chambers of each technique, connected to a transfer module held under vacuum.
  • CVD and ALD type deposits are generally made in separate chambers with different architecture.
  • This method has the disadvantage of leading to a lack of continuity between ALD and CVD-type deposits, especially if the sample has to be changed between the two deposits and therefore subjected to high temperature variations. and pressure.
  • An object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a method for producing layers implementing a succession of ALD, pulsed CVD and / or CVD type deposition steps.
  • Another object of the present invention is also to provide a method for producing layers enabling the production of deposits with characteristics that can not be achieved with a deposit of a single known technique.
  • a thin film production method comprising a sequential implementation on a substrate of at least two deposition processes among an ALD ("Atomic Layer Deposition”) type deposition process, a method for depositing type CVD (“Chemical Vapor Deposition”) pulsed and a CVD deposition process (“Chemical Vapor Deposition”).
  • the invention can thus notably comprise the sequential implementation, in any order:
  • an ALD type deposition process an ALD type deposition process, a CVD type deposition process, and a pulsed CVD type deposition process.
  • the various deposition methods can be implemented once, or a plurality of times according to identical or different implementation sequences.
  • the pulsed CVD-type deposition method may comprise a sequential injection of the reactive species in the form of out-of-phase pulses.
  • At least one of the deposition methods may comprise the generation of a plasma.
  • Plasma can be generated for a reactive species, or for a plurality of reactive species or for all reactive species. It can also be generated in the reactor ("in-situ plasma") or in a specific device attached to the reactor (remote plasma, "remote plasma”).
  • At least one of the deposition methods may comprise an injection of the reactive species by separate injection routes.
  • the method according to the invention may comprise a minimization of the variations of the environmental conditions of the substrate between the implementation of consecutive deposition processes.
  • the environmental conditions may include a temperature, a pressure, gases involved. Their variations can be minimized in the sense that the substrate is subjected to a minimum variation of these conditions, within the limits of the changes necessary to go from one deposition process to another. These variations can also be minimized in the sense that they are applied in a time interval long enough to avoid sudden transitions.
  • the substrate is not subjected to a passage to the vacuum or to the open air between the application of the various deposition methods.
  • the method of the invention may comprise the implementation of at least two deposition methods in the same chamber.
  • the chamber is arranged to allow the implementation of the various depositing methods. It can in particular be arranged to allow the implementation of an ALD type deposition process and a CVD and / or pulsed CVD type deposition process.
  • the method of the invention may comprise the implementation of at least two deposition methods in separate chambers, with a transfer of the substrate from one chamber to the other, minimizing the variations in the environment conditions of the substrate during the transfer.
  • the transfer can in particular be carried out via a transfer chamber provided for transferring a substrate from one chamber to the other while minimizing variations in environmental conditions.
  • the separate chambers and the transfer chamber may also comprise a substantially identical environment, especially in terms of temperature and / or pressure.
  • the method of the invention may comprise an implementation of at least two deposition methods. using identical reactive species.
  • the method comprises a progressive variation of a ratio between reactive species of reactant / precursor type so as to change the stoichiometry of the reactant / precursor pair during the deposition and thereby form a gradient in the deposited material.
  • the implementation sequences of the deposition processes are carried out so as to obtain a layer conformance of a determined value.
  • Layer conformance is defined as a percentage change in layer thickness, for example in particular structures such as vias.
  • the implementation sequences of deposition processes can also be carried out so as to obtain a hook layer of particular quality, and / or to obtain a barrier layer of particular quality.
  • One of the advantages of the invention is the ability to obtain deposits with different properties in the same equipment.
  • the ability to begin filing with ALD can also help to reduce the need for preprocessing without degrading the interface.
  • Another advantage of the invention is to be able to adapt the properties of the deposit to the constraints of the application. This makes it possible to have only one equipment to solve various problems and thus to evolve with the needs of the applications.
  • the vias TSV currently in production have dimensions of the order of 20xl00pm, but the dimensions of generations vias future TSV should be of the order of 10x100pm or 20x200pm.
  • the integration constraints associated will also evolve and require to adapt the properties of the deposit.
  • Linking deposits in the same room avoids the creation of an interface between the two deposits made with different techniques. This interface may be due to a change in environmental conditions, such as a passage in the open during a transfer (which generates a possible contamination) or a cooling of the material (with a risk of creating constraints) .
  • the pulsed CVD process can be considered as a transition or intermediate technique between the ALD and CVD processes, which makes it possible to obtain deposit qualities that would not otherwise be accessible.
  • the pulsed CVD method can be applied according to temporally variable time sequences to continuously evolve a deposition of type ALD at a CVD deposit.
  • the method of producing layers according to the invention thus differs from the prior art by the use of several techniques or processes in the same deposition reactor in order to optimize one or more characteristics of the deposit (such as conformity, membership or interface).
  • a reactor developed for implementing a pulsed CVD type deposition process can be adapted to implement ALD type processes or CVD. Since the pulsed CVD process is at the boundary between ALD and CVD, the transition from one of these two techniques to the pulsed CVD, or vice versa, makes it possible to preserve a homogeneous material, without discontinuities or abrupt transitions (unlike the use of several separate equipment).
  • a thin film deposition reactor arranged to implement the method according to the invention, which reactor comprises means for sequentially implementing on a substrate at least two processes. deposition of an ALD ("Atomic Layer Deposition”) deposition method, a pulsed CVD (“Chemical Vapor Deposition”) deposition method and a CVD (“Chemical Vapor Deposition”) type deposition process.
  • ALD atomic layer Deposition
  • CVD chemical Vapor Deposition
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the reactor may in particular be designed to allow the implementation of an ALD type deposition process, and a CVD and / or pulsed CVD type deposition process.
  • the reactor according to the invention may advantageously comprise: two separate injection routes, allowing a separate injection reactive species,
  • means for injecting reactive species arranged to provide a very fast opening / closing in order to be able to inject the species in the form of separate time pulses
  • means for injecting a purge gas arranged to provide an evacuation of the reactive species from the chamber between injection phases.
  • the reactor according to the invention further comprises an electrical generator (such as a voltage source) for generating a plasma of at least one reactive species.
  • an electrical generator such as a voltage source for generating a plasma of at least one reactive species.
  • This voltage can be applied directly to the reactor to form a plasma in-situ or on a device glued to the reactor to form a remote plasma (English “remote plasma”).
  • the reactor comprises a deposition chamber in which at least two deposition processes are carried out.
  • the reactor comprises at least two separate deposition chambers in each of which at least one deposition process is performed, and a transfer chamber provided for transferring a substrate from a deposition chamber into the deposition chamber. other by minimizing variations in environmental conditions of the substrate during transfer.
  • Another application of the method of producing layers according to the invention concerns the deposition of silicon dioxide (Si0 2 ) on a hole through the silicon (TSV) or via a molded in a substrate, putting into successively (i) a CVD (“Chemical Vapor Deposition”) deposition process pulsed to perform on the walls and at the periphery of said via a first Si0 2 layer and (ii) a CVD-type deposition process activated by plasma (“Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition”) for producing at the periphery of said via a second Si0 2 layer extending substantially beyond the outer edge of said via.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • FIG. 1 shows a block diagram of a deposition chamber used for the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a via made with a method according to the invention, chaining three deposits ALD, CVD pulsed and CVD;
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a via made with a method according to the invention, linking two pulsed CVD and PECVD deposits;
  • FIG. 4a illustrates an example of an Si0 2 -Al 2 0 3 interface without defects following an Al 2 O 3 deposition by ALD
  • FIG. 4b illustrates an example of interface Si0 2 - Al 2 0 3 with defects due to Al 2 0 3 deposited by CVD.
  • variants of the invention comprising only a selection of characteristics described or illustrated subsequently isolated from the other characteristics described or illustrated (even if this selection is isolated within a sentence including these other characteristics), if this selection of characteristics is sufficient to confer an advantage technique or to differentiate the invention from the state of the art.
  • This selection comprises at least one preferably functional characteristic without structural details, and / or with only a part of the structural details if this part alone is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the art. earlier.
  • the described reactor is derived from a pulsed CVD reactor, as disclosed in WO 2015/140261.
  • the substrate has a double-channel shower above the substrate, which allows separate injection and homogeneous diffusion of the reactive species, and provides the functionality of drawing gases into a CVD-type chamber. It thus makes it possible to make depots of type ALD, pulsed CVD or CVD (in all three cases with or without plasma assistance) in the same chamber.
  • the reactor comprises an enclosure 30, or deposition chamber 30, with a substrate holder 60 adapted to receive a substrate 20.
  • This substrate 20 can be placed on the substrate holder 60 so as to have a free surface 10 on which a treatment, such as a layer deposition or an etching operation, can be performed.
  • the free surface 10 of the substrate 20 is opposite an injection system 100 of the chemical species, or "injection shower" 100.
  • the injection system 100 comprises a first injection route 40 and a second injection route. injection 50 distinct from the first injection route 40.
  • the first injection route 40 may be used to inject a first chemical species
  • the second injection route 50 may be used to inject a second chemical species, or vice versa.
  • the first injection route 40 and the second injection route 50 are respectively fed by a system of fast valves (not shown) which make it possible to inject the first chemical species and the second chemical species independently in the form of impulses of duration and concentration well mastered.
  • the first injection route 40 comprises a first plurality of channels 70 opening out of the injection system 100.
  • the second injection path 50 comprises a second plurality of channels 80 opening out of the injection system 100.
  • the ends of the channels of the first plurality of channels 70 and the second plurality of channels 80 are arranged facing the free surface 10 of the substrate 20.
  • the channels of the first plurality of channels 70 and the second plurality of channels 80 are preferably evenly distributed in the injection system.
  • the regular distribution of the channels of the first plurality of channels 70 and the second plurality of channels 80 improves the uniformity of the layer formed on the free surface 10 of the substrate 20.
  • This regular distribution is obtained for example by maintaining a predetermined distance between the channels of the first plurality of channels 70 as well as between the channels of the second plurality of channels 80 resulting in a pattern of equidistant distribution.
  • This distribution can be of triangular type for the two types of channels in order to optimize the use of the space in the plane opposite the free surface 10.
  • the injection system comprises a heating system (not shown) for injecting chemical species according to the first injection route 40 and the second injection route 50 in the gaseous state and at a predetermined temperature.
  • the substrate holder 60 also comprises a heating system (not shown) for heating the substrate 20.
  • the device also comprises a purge gas injection system 110 arranged for example so as to circulate the purge gas in the deposition chamber 30 from the bottom of the substrate holder 60 opposite the substrate 20 and between the substrate holder 60 and the wall of the deposition chamber 30.
  • a purge gas injection system 110 arranged for example so as to circulate the purge gas in the deposition chamber 30 from the bottom of the substrate holder 60 opposite the substrate 20 and between the substrate holder 60 and the wall of the deposition chamber 30.
  • a gas evacuation system 120 is disposed in the deposition chamber 30 for discharging unreacted chemical species onto the free surface 10 of the substrate 20, and the purge gas.
  • the device further comprises, optionally, a source of electrical energy 90 which makes it possible to generate a plasma of the first chemical species and / or the second chemical species in the deposition chamber 30.
  • the electrical energy source 90 is arranged so as to allow the application of an electric potential on the injection system 100 (or the "injection shower" 100), particularly at the ends of the channels of the first plurality of channels 70 and the second plurality of channels 80.
  • the substrate 20 is electrically biased to the reference potential (ground or earth) of the device via the substrate holder 60. Thus, it is possible to establish an electric potential difference capable of generating a plasma between the injection shower 100 and the substrate 20, directly opposite the free surface 10 of the substrate 20.
  • the ALD technique makes it possible to perform a deposition by successive atomic layers, with a 100% conformity. It implements a sequential injection, by separate routes, reactive species of the precursor and reactive type.
  • a purge gas is injected between each reagent injection to strictly limit the reaction at the surface of the substrate.
  • the reactive (or reactive) species are injected as a single pulse or a sequence of pulses.
  • the duration of the pulses is typically between 0.02 s and 30 s, with a delay between pulses between 0.02 and 10 s.
  • the pressure in the deposition chamber is typically greater than about 6.7 Pa (50 mTorr). It is possible to ignite a plasma during a reactant pulse.
  • a depot of the ALD type thus comprises cycles of injection of the precursor, then purge, then injection of the reagent, and then again purge which are long. It has the disadvantage of producing very slow growths of layers.
  • the pulsed CVD technique as implemented in the invention is described in particular in document WO 2015/140261. It performs a chemical deposition with an injection by separate routes of reactive species (or reactants) of the precursor and reactive type in pulses out of phase with time.
  • the reagents are injected in the form sequences of pulses, thus with precursor and reactant pulses partially superimposed or separated in time.
  • the duration of the pulses for each reagent is typically between 0.02 and 5 s.
  • the delay between pulses for each reagent can be between 0.02 s and 10 s.
  • the pressure in the deposition chamber is typically greater than about 67 Pa (500 mTorr) or even greater than 1 Torr. It is possible to light a plasma during the pulses.
  • the pulsed CVD technique is therefore different from the ALD technique in particular because the reagents are injected according to interleaved pulse sequences, without a purge phase.
  • the CVD technique makes it possible to deposit chemically with a simultaneous injection of the reactive species. This injection is usually carried out continuously. The injection of the species can also be carried out in pulses, but with the reactive species injected simultaneously, which distinguishes it from the pulsed CVD technique. Plasma activation (PECVD) may optionally be provided.
  • the pressure in the deposition chamber can range from about 133 Pa (1 Torr) to about 1333 Pa (10 Torr).
  • the CVD, pulsed CVD and ALD techniques as implemented in the invention may include activation or assistance.
  • the chemical reactions take place during the process after the formation of a plasma from the gases of one or more of the reactive species.
  • Plasma is usually created from this gas by an electric discharge that can be generated from radio frequency sources (between a few hundred kHz and a few tens of MHz), microwave (about 2.45 GHz) or by an electric shock. continuous between two electrodes.
  • Plasma-assisted CVD techniques are generally also referred to as PECVD for "Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition".
  • a first example of implementation of the method of producing layers according to the invention relates to a deposition of Si0 2 (silicon dioxide) on through holes or vias TSV, with a challenge of compliance.
  • Si0 2 silicon dioxide
  • the SiO 2 deposition is carried out by reaction between a tetraethyl orthosilicate precursor (TEOS) and a plasma-activated reactive gas O 2 , with reference to FIG. 2.
  • TEOS tetraethyl orthosilicate precursor
  • O 2 plasma-activated reactive gas
  • Another oxygen-supplying gas may be used (in particular N 2 0, H 2 0, 0 3 , ). This figure 2 is not representative of the real and relative dimensions of the via.
  • a first layer 201 was first deposited by ALD technique on the silicon substrate 200, in the via 240 and at its periphery 210.
  • the temperature in the deposition chamber is between 150 ° C and 350 ° C and the pressure between about 13.3 Pa (0.1 Torr) and about 533 Pa (4 Torr).
  • the plasma injection power is between 20 and 500 W.
  • the TEOS flow is between 10 and 100 mg (milligram min) and the flow of oxygen is between 10 and 500 sccm (standard cubic centimeter).
  • the pulse injection duration of TEOS and 0 2 is between 0.2 and 10s while the purge time is between 0.5 s and 20 s.
  • the deposition rate of the layer produced by ALD is less than 5 nm / min.
  • a second deposition step of pulsed CVD type is initiated to deposit a second layer 202 superimposed on the first layer 201 made by the ALD technique.
  • the temperature is between 150 ° C and 350 ° C
  • the gas pressure in the deposition chamber is between about 67 Pa (500 mTorr) and about 1066 Pa (8 Torr).
  • the plasma injection power is between 50 and 1000 W.
  • the flow of TEOS is between 10 and 500 mgmin (milligram minute), while the flow of 0 2 is between 100 and 3000 sccm (standard cubic centimeter). ).
  • the TEOS gas and oxygen O 2 are injected respectively in the form of pulses of duration between 0.2 s and 5 s, with a period between pulses between 0.1 s and 10 s.
  • the pulses of TEOS gas and of oxygen O 2 are separated in time, without overlap.
  • the deposition rate of the layer 202 according to the pulsed CVD technique is between 10 and 100 nm / min.
  • a third deposition step according to the plasma-assisted CVD technique (PECVD) is undertaken so as to produce a third layer. 203 superimposed on the second layer 202.
  • PECVD plasma-assisted CVD technique
  • the temperature is between 150 ° C. and 350 ° C.
  • the pressure of the gases in the deposition chamber is between about 267 Pa (2 Torr) and about 1067 Pa (8 Torr).
  • the power of plasma injection is between 200 and 2000 W.
  • the TEOS gas flow is between 100 and 1000 mgmin (milligram. Minute) and the flow of oxygen 0 2 between 100 and 3000 sccm (standard cubic centimeter), for a deposition rate of the order of 500 nm / min or more.
  • a via 204 is obtained with three layers 201, 202, 203 providing an Si0 2 coating with the desired level of conformity, even when the respective dimensions of the width 206 and the height 205 of the via correspond to shape factors. very high. Obtaining this desired level of conformity is made possible with the filing sequences provided by the method according to the invention.
  • the ALD technique allows a 100% compliance with a deposition rate of 5nm / min
  • the pulsed CVD technique allows a 40% compliance with a deposition speed of 50nm / min
  • the PECVD technique allows 5% compliance with a deposition rate of 500nm / min.
  • a combination of two or three of the preceding techniques therefore makes it possible to continuously vary the conformity between 5 and 100% while minimizing the necessary deposit time. Without this combination of techniques, only discrete values of compliance are possible (5%, 40% and 100%).
  • This form of deposition can be obtained by favoring certain deposition parameters of the plasma-assisted CVD technique (PECVD) known to those skilled in the art, such as high pressure or larger flows of precursor and reactive gas, by example to make the deposit the most anisotropic possible.
  • PECVD plasma-assisted CVD technique
  • a first step of the method according to the invention consists in depositing on the bottom 306, the wall 305 and the periphery 310 of via a first layer 302 of Si0 2 using the pulsed CVD technique or ALD. Then, in a second step, a second layer 303 of Si0 2 is deposited on the portion of the first layer 302 covering the periphery of the via 304, using the PECVD technique as indicated above.
  • the implemented scheme includes the realization of a contact between two levels, of type TSV, and to connect it via 304 underneath, it is necessary to remove the layer of Si0 2 deposited on the bottom 306 without removing the one on the sides that will serve as insulation.
  • Overlay made overflow at the top of the via with the second layer 303 allows for this etching while ensuring that the upper part of the flank of the via is not attacked because protected by this overlay.
  • the method of producing layers according to the invention can also allow the production of a hooked layer, contributing to the improvement of the interface between a substrate and a substrate.
  • the ALD deposition technique by its operating principle, perfectly covers the substrate and thus minimizes interface defects.
  • alumina (Al 2 O 3 ) deposited by the CVD technique contains carbon residues (CH X ) 401 or holidays 400 in its structure, with reference to FIG. 4b, whereas a deposit Al 2 0 3 made by ALD technique, with reference to Figure 4a, has no or few defects and an interface of very good quality despite a possible difference in mesh parameter depending on the materials.
  • the deposit Hf0 2 by ALD is crystalline for a thickness greater than 20 nm, whereas the Hf0 2 deposited by CVD crystallizes from 50 nm.
  • a deposit can therefore be initiated by ALD for its good quality, and then after 10 nm in thickness, the deposition technique is changed for CVD in order to grow an amorphous layer.
  • ALD deposit properties can also be used to improve the barrier effect of some materials.
  • a layer providing an oxygen barrier function typically has a thickness of about 50 to 100 nm. However, it is the 10 to 20 nm exposed to the air that is most important for the barrier function. It is therefore possible to implement the method for producing a layer according to the invention for depositing a layer of 40 to 90 nm by a CVD or CVD deposition technique. pulsed at a deposition rate greater than 50 nm / min, then finish the layer by an ALD deposit with a thickness of 10 nm.
  • the method for producing a layer according to the invention can be implemented for producing a barrier layer by a final deposit ALD on a titanium nitride (TiN) layer previously deposited by CVD to make a barrier to copper Cu migration.
  • TiN titanium nitride
  • the number of successive deposits made in the context of the method according to the invention is not limited to two or three as in the case of the embodiments just described.
  • the order of implementation of the various deposition techniques is not limited to those embodiments described above, the only possible limitations being those induced by physical or technological considerations.
  • the substrate on which the different layers are successively produced is not limited to silicon alone but may consist of any material having physical properties compatible with a treatment in a deposition chamber suitable for producing thin layers with thin films.
  • CVD chemical vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition

Abstract

A depositing method comprising sequential implementation of at least two types of deposition from among an ALD type deposition and a pulsed CVD type deposition and a CVD type deposition. Each deposition optionally can be assisted by plasma. The various depositions are preferably carried out in the same chamber, allowing the various types of deposition to be implemented. The deposition sequences are carried out so as to obtain specific layer properties such as, for example, conformity with a determined value, a primer layer of specific quality or a barrier layer of specific quality. Use thereof, particularly for the production of interconnection holes (vias).

Description

« Procédé et dispositif réacteur pour la réalisation de couches minces mettant en œuvre une succession d'étapes de dépôts, et applications de ce procédé » DOMAINE DE L'INVENTION  "Process and reactor device for the production of thin layers implementing a succession of deposition steps, and applications of this process" FIELD OF THE INVENTION
La présente invention concerne un procédé de réalisation de couches mettant en œuvre une succession d'étapes de dépôts.  The present invention relates to a method for producing layers implementing a succession of deposition steps.
Elle vise également un dispositif réacteur pour la mise en œuvre de ce procédé, ainsi que des applications de ce procédé.  It also relates to a reactor device for the implementation of this method, as well as applications of this method.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION
Pour la réalisation de trous d'interconnexion traversant le silicium, désignés en anglais sous le terme de « Through Silicon Via » (TSV), avec un facteur de forme (rapport hauteur : diamètre) important (>5 : 1), il est actuellement nécessaire de déposer une couche mince diélectrique avant leur métallisation . Celle-ci, appelée liner, doit avoir des caractéristiques de conformité (rapport des épaisseurs en bas et en haut du via) et des propriétés électriques particulières. De plus, la température de dépôt acceptable peut être limitée, du fait de l'intégration en fin de conception (back-end of line), ce qui ajoute des contraintes se répercutant sur les propriétés électriques.  For the realization of vias crossing through the silicon, designated in English under the term "Through Silicon Via" (TSV), with a form factor (ratio height: diameter) important (> 5: 1), it is currently necessary to deposit a thin dielectric layer before metallization. This one, called liner, must have characteristics of conformity (ratio of the thicknesses at the bottom and at the top of the via) and particular electrical properties. In addition, the acceptable deposition temperature can be limited due to the integration back-end of line, which adds constraints affecting the electrical properties.
Les dépôts de type CVD (Chemical Vapor Déposition) ou PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Déposition) ne sont plus satisfaisants en termes de conformité lorsque le facteur de forme est supérieur à 10 : 1, malgré les bonnes propriétés électriques obtenues.  CVD (Chemical Vapor Deposition) or PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) deposits are no longer satisfactory in terms of compliance when the form factor is greater than 10: 1, despite the good electrical properties obtained.
Le dépôt de type ALD (Atomic Layer Déposition) permet des dépôts avec une très bonne conformité mais il est trop lent pour les épaisseurs visées (> 100nm). Cette technique n'est donc pas considérée comme un remplacement plausible de la CVD ou PECVD.  Atomic Layer Deposition (ALD) allows deposits with very good compliance but is too slow for target thicknesses (> 100nm). This technique is therefore not considered a plausible replacement for CVD or PECVD.
Par contre, la qualité de l'interface entre le matériau déposé et le matériau du substrat a une importance non-négligeable sur certaines propriétés de l'ensemble, notamment sur les propriétés d'accroché ou les propriétés électriques. Or, il est connu que le dépôt par ALD permet d'avoir une interface sans défaut grâce à la formation de monocouches parfaitement formées. Le dépôt de type CVD puisé, tel que décrit notamment dans le document WO 2015/140261, peut répondre à une gamme plus large de contraintes de conformité et de vitesse de dépôt. Mais il ne permet pas d'ajuster les caractéristiques de conformité en fonction des besoins, ou seulement de manière très limitée. On the other hand, the quality of the interface between the deposited material and the material of the substrate has a non-negligible importance on certain properties of the assembly, in particular on the hung properties or the electrical properties. However, it is known that deposition by ALD makes it possible to have a flawless interface thanks to the formation of perfectly formed monolayers. The pulsed CVD deposit, as described in particular in document WO 2015/140261, can respond to a wider range of compliance constraints and deposition rate. But it does not allow to adjust compliance characteristics as needed, or only in a very limited way.
Ainsi, les vias TSV, comme d'autres applications (photonique...), peuvent nécessiter, pour faciliter la réalisation des composants, des caractéristiques de conformité qui ne sont pas atteignables en utilisant une seule des techniques proposées.  Thus, TSV vias, as other applications (photonics ...), may require, to facilitate the realization of components, compliance characteristics that are not achievable using only one of the proposed techniques.
II est donc intéressant de combiner les différents types de dépôt en fonction des besoins.  It is therefore interesting to combine the different types of deposit as needed.
Le document US 2012/0015113 divulgue un procédé de réalisation de films diélectriques multicouches par une alternance d'étapes de dépôts de type CVD (thermique) et PE-CVD. Les différents dépôts sont réalisés dans un même réacteur.  Document US 2012/0015113 discloses a method for producing multilayer dielectric films by alternating CVD (thermal) and PE-CVD type deposition steps. The different deposits are made in the same reactor.
Le document US 2012/0210937 divulgue un procédé de réalisation de dépôts multicouches incluant des dépôts de type ALD et de type CVD, réalisés en déplaçant le substrat entre différentes chambres d'un cluster. On entend par cluster un ensemble de plusieurs chambres de chaque technique, connectées sur un module de transfert maintenu sous vide. Les dépôts de type CVD et ALD sont généralement réalisés dans des chambres distinctes dont l'architecture est différente.  The document US 2012/0210937 discloses a method of producing multilayer deposits including ALD type deposits and CVD type, made by moving the substrate between different chambers of a cluster. Cluster means a set of several chambers of each technique, connected to a transfer module held under vacuum. CVD and ALD type deposits are generally made in separate chambers with different architecture.
Ce procédé présente l'inconvénient de conduire à un manque de continuité entre des dépôts de type ALD et de type CVD, d'autant plus si l'échantillon doit être changé de chambre entre les deux dépôts et donc soumis à des variations fortes de température et de pression .  This method has the disadvantage of leading to a lack of continuity between ALD and CVD-type deposits, especially if the sample has to be changed between the two deposits and therefore subjected to high temperature variations. and pressure.
Un but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de réalisation de couches mettant en œuvre une succession d'étapes de dépôts de type ALD, CVD puisé et/ou CVD.  An object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a method for producing layers implementing a succession of ALD, pulsed CVD and / or CVD type deposition steps.
Un autre but de la présente invention est également de proposer un procédé de réalisation de couches permettant la réalisation de dépôts avec des caractéristiques qui ne peuvent être atteintes avec un dépôt d'une seule technique connue. EXPOSE DE L'INVENTION Another object of the present invention is also to provide a method for producing layers enabling the production of deposits with characteristics that can not be achieved with a deposit of a single known technique. SUMMARY OF THE INVENTION
Cet objectif est atteint avec un procédé de réalisation de couches minces comprenant une mise en œuvre séquentielle sur un substrat d'au moins deux procédés de dépôt parmi un procédé de dépôt de type ALD (« Atomic Layer Déposition »), un procédé de dépôt de type CVD (« Chemical Vapor Déposition ») puisé et un procédé de dépôt de type CVD (« Chemical Vapor Déposition ») .  This objective is achieved with a thin film production method comprising a sequential implementation on a substrate of at least two deposition processes among an ALD ("Atomic Layer Deposition") type deposition process, a method for depositing type CVD ("Chemical Vapor Deposition") pulsed and a CVD deposition process ("Chemical Vapor Deposition").
L'invention peut ainsi notamment comprendre la mise en œuvre séquentielle, dans un ordre quelconque :  The invention can thus notably comprise the sequential implementation, in any order:
- d'un procédé de dépôt de type ALD et d'un procédé de dépôt de type CVD ;  an ALD type deposition process and a CVD type deposition process;
- d'un procédé de dépôt de type ALD et d'un procédé de dépôt de type CVD puisé ;  an ALD type deposition process and a pulsed CVD type deposition method;
- d'un procédé de dépôt de type CVD et d'un procédé de dépôt de type CVD puisé ;  a CVD type deposition process and a pulsed CVD type deposition method;
- d'un procédé de dépôt de type ALD, d'un procédé de dépôt de type CVD, et d'un procédé de dépôt de type CVD puisé.  an ALD type deposition process, a CVD type deposition process, and a pulsed CVD type deposition process.
Les différents procédés de dépôt peuvent être mis en œuvre une seule fois, ou une pluralité de fois selon des séquences de mise en œuvre identiques ou différentes.  The various deposition methods can be implemented once, or a plurality of times according to identical or different implementation sequences.
Suivant des modes de mise en œuvre, le procédé de dépôt de type CVD puisé peut comprendre une injection séquentielle des espèces réactives sous la forme d'impulsions déphasées dans le temps.  According to embodiments, the pulsed CVD-type deposition method may comprise a sequential injection of the reactive species in the form of out-of-phase pulses.
Il peut notamment être mis en œuvre de la manière décrite dans le document WO 2015/140261.  It may in particular be implemented as described in WO 2015/140261.
Suivant des modes de mise en œuvre, au moins un des procédés de dépôt peut comprendre la génération d'un plasma .  According to embodiments, at least one of the deposition methods may comprise the generation of a plasma.
Le plasma peut être généré pour une espèce réactive, ou pour une pluralité d'espèces réactives ou pour toutes les espèces réactives. Il peut aussi être généré dans le réacteur (« plasma in-situ ») ou dans un dispositif spécifique accolé au réacteur (plasma distant, de l'anglais « remote plasma») .  Plasma can be generated for a reactive species, or for a plurality of reactive species or for all reactive species. It can also be generated in the reactor ("in-situ plasma") or in a specific device attached to the reactor (remote plasma, "remote plasma").
Suivant des modes de mise en œuvre, au moins un des procédés de dépôt peut comprendre une injection des espèces réactives par des voies d'injection séparées. Suivant des modes de mise en œuvre, le procédé selon l'invention peut comprendre une minimisation des variations des conditions de l'environnement du substrat entre la mise en œuvre de procédés de dépôt consécutifs. According to embodiments, at least one of the deposition methods may comprise an injection of the reactive species by separate injection routes. According to embodiments, the method according to the invention may comprise a minimization of the variations of the environmental conditions of the substrate between the implementation of consecutive deposition processes.
Les conditions de l'environnement peuvent comprendre notamment une température, une pression, des gaz en présence. Leurs variations peuvent être minimisées dans le sens où le substrat est soumis à un minimum de variation de ces conditions, dans la limite des changements nécessaires pour passer d'un procédé de dépôt à l'autre. Ces variations peuvent également être minimisées dans le sens où elles sont appliquées dans un intervalle de temps suffisamment long pour éviter des transitions brutales.  The environmental conditions may include a temperature, a pressure, gases involved. Their variations can be minimized in the sense that the substrate is subjected to a minimum variation of these conditions, within the limits of the changes necessary to go from one deposition process to another. These variations can also be minimized in the sense that they are applied in a time interval long enough to avoid sudden transitions.
En particulier, selon l'invention, le substrat n'est pas soumis à un passage au vide ou à l'air libre entre l'application des différents procédés de dépôt.  In particular, according to the invention, the substrate is not subjected to a passage to the vacuum or to the open air between the application of the various deposition methods.
Suivant des modes de mise en œuvre, le procédé de l'invention peut comprendre la mise en œuvre d'au moins deux procédés de dépôt dans une même chambre.  According to embodiments, the method of the invention may comprise the implementation of at least two deposition methods in the same chamber.
Dans ce cas, la chambre est agencée de façon à permettre la mise en œuvre des différents procédés de dépôt. Elle peut être notamment agencée pour permettre la mise en œuvre d'un procédé de dépôt de type ALD et d'un procédé de dépôt de type CVD et/ou CVD puisé.  In this case, the chamber is arranged to allow the implementation of the various depositing methods. It can in particular be arranged to allow the implementation of an ALD type deposition process and a CVD and / or pulsed CVD type deposition process.
Suivant d'autres modes de mise en œuvre, le procédé de l'invention peut comprendre la mise en œuvre d'au moins deux procédés de dépôt dans des chambres distinctes, avec un transfert du substrat d'une chambre dans l'autre minimisant les variations des conditions de l'environnement du substrat durant le transfert.  According to other embodiments, the method of the invention may comprise the implementation of at least two deposition methods in separate chambers, with a transfer of the substrate from one chamber to the other, minimizing the variations in the environment conditions of the substrate during the transfer.
Le transfert peut notamment être effectué via une chambre de transfert prévue pour transférer un substrat d'une chambre dans l'autre en minimisant les variations des conditions de l'environnement  The transfer can in particular be carried out via a transfer chamber provided for transferring a substrate from one chamber to the other while minimizing variations in environmental conditions.
Les chambres distinctes et la chambre de transfert peuvent également comporter un environnement sensiblement identique, notamment en termes de température et/ou de pression.  The separate chambers and the transfer chamber may also comprise a substantially identical environment, especially in terms of temperature and / or pressure.
Suivant des modes de mise en œuvre, le procédé de l'invention peut comprendre une mise en œuvre d'au moins deux procédés de dépôt utilisant des espèces réactives identiques. According to embodiments, the method of the invention may comprise an implementation of at least two deposition methods. using identical reactive species.
Dans un mode particulier de mise en œuvre de l'invention, le procédé comprend une variation progressive d'un ratio entre espèces réactives de type réactant/précurseur de façon à faire évoluer la stœchiométrie du couple réactant/précurseur au cours du dépôt et former ainsi un gradient dans le matériau déposé.  In a particular embodiment of the invention, the method comprises a progressive variation of a ratio between reactive species of reactant / precursor type so as to change the stoichiometry of the reactant / precursor pair during the deposition and thereby form a gradient in the deposited material.
Dans une configuration avantageuse du procédé selon l'invention, les séquences de mise en œuvre de procédés de dépôt sont réalisées de façon à obtenir une conformité de couche d'une valeur déterminée.  In an advantageous configuration of the method according to the invention, the implementation sequences of the deposition processes are carried out so as to obtain a layer conformance of a determined value.
La conformité de couche est définie comme un pourcentage de variation de l'épaisseur de la couche, par exemple dans des structures particulières telles que des vias.  Layer conformance is defined as a percentage change in layer thickness, for example in particular structures such as vias.
Les séquences de mise en œuvre de procédés de dépôt peuvent aussi être réalisées de façon à obtenir une couche d'accroché de qualité particulière, et/ou à obtenir une couche barrière de qualité particulière.  The implementation sequences of deposition processes can also be carried out so as to obtain a hook layer of particular quality, and / or to obtain a barrier layer of particular quality.
Ainsi, les effets techniques qui peuvent être obtenus grâce à la mise en œuvre du procédé de réalisation de couches selon l'invention sont les suivants :  Thus, the technical effects that can be obtained thanks to the implementation of the method of producing layers according to the invention are as follows:
une capacité d'ajustement de la conformité,  ability to adjust compliance,
une adaptation de la conformité aux besoins de l'intégration nécessaire pour réaliser un composant,  an adaptation of the conformance to the needs of the integration necessary to realize a component,
une augmentation de la vitesse globale de dépôt,  an increase in the overall speed of deposit,
une capacité à favoriser ou défavoriser l'arrangement cristallin du matériau,  an ability to favor or disadvantage the crystalline arrangement of the material,
une amélioration des propriétés barrières d'une couche,  an improvement of the barrier properties of a layer,
une création d'un gradient dans le matériau (gradient de stœchiométrie, de composition ou de cristallinité),  a creation of a gradient in the material (gradient of stoichiometry, composition or crystallinity),
une amélioration de l'adhésion de la couche avec les couches inférieures.  an improvement of the adhesion of the layer with the lower layers.
Un des avantages de l'invention est la capacité à obtenir des dépôts avec des propriétés différentes dans un même équipement. La possibilité de commencer le dépôt par ALD peut aussi contribuer à limiter le besoin en prétraitement sans dégrader l'interface.  One of the advantages of the invention is the ability to obtain deposits with different properties in the same equipment. The ability to begin filing with ALD can also help to reduce the need for preprocessing without degrading the interface.
De ce fait, aucun changement de chambre de traitement n'est nécessaire, évitant alors la remise à l'air et ainsi toute création/changement des propriétés du matériau déposé à l'interface ou le changement de température lorsqu'un cluster est utilisé, qui peuvent conduire à des dégradations. As a result, no change in the treatment chamber is necessary, thus avoiding the return to the air and thus any creation / change properties of the material deposited at the interface or the change of temperature when a cluster is used, which can lead to degradation.
Un autre avantage de l'invention est de pouvoir adapter les propriétés du dépôt aux contraintes de l'application. Cela permet donc de n'avoir qu'un équipement pour résoudre différentes problématiques et donc d'évoluer avec les besoins des applications. A titre d'exemple, les vias TSV actuellement en production ont des dimensions de l'ordre de 20xl00pm, mais les dimensions des générations de vias TSV à venir devraient être de l'ordre de lOxlOOpm ou 20x200pm. Les contraintes d'intégration associées vont également évoluer et nécessiter d'adapter les propriétés du dépôt.  Another advantage of the invention is to be able to adapt the properties of the deposit to the constraints of the application. This makes it possible to have only one equipment to solve various problems and thus to evolve with the needs of the applications. As an example, the vias TSV currently in production have dimensions of the order of 20xl00pm, but the dimensions of generations vias future TSV should be of the order of 10x100pm or 20x200pm. The integration constraints associated will also evolve and require to adapt the properties of the deposit.
Enchaîner les dépôts dans la même chambre permet d'éviter la création d'une interface entre les deux dépôts faits avec des techniques différentes. Cette interface peut être due à un changement des conditions d'environnement, telles qu'un passage à l'air libre lors d'un transfert (qui génère une possible contamination) ou un refroidissement du matériau (avec un risque de création de contraintes).  Linking deposits in the same room avoids the creation of an interface between the two deposits made with different techniques. This interface may be due to a change in environmental conditions, such as a passage in the open during a transfer (which generates a possible contamination) or a cooling of the material (with a risk of creating constraints) .
Les aspects qui différencient le procédé selon l'invention de celui de l'art antérieur mettant en œuvre un enchaînement avec plusieurs chambres en cluster classique sont :  The aspects that differentiate the method according to the invention from that of the prior art implementing a sequence with several conventional clustered chambers are:
la continuité des conditions (température, pression, environnement),  the continuity of the conditions (temperature, pressure, environment),
- la possibilité de faire une variation plus progressive et sans rupture des conditions, ou des séquences temporelles appliquées. On trouve des clusters qui font de l'ALD et du (PE)CVD mais pas du the possibility of making a more gradual variation without breaking the conditions, or the temporal sequences applied. There are clusters that make ALD and (PE) CVD but not
CVD puisé combiné avec autre chose. Or le procédé CVD puisé peut être considéré comme une technique de transition ou intermédiaire entre les procédés ALD et CVD, qui permet d'obtenir des qualités de dépôt qui ne seraient pas accessibles autrement. CVD pulsed combined with something else. However, the pulsed CVD process can be considered as a transition or intermediate technique between the ALD and CVD processes, which makes it possible to obtain deposit qualities that would not otherwise be accessible.
Par exemple, on peut faire varier en continu la conformité de 0 à For example, one can continuously vary the conformity of 0 to
100% avec deux ou trois des techniques précitées, contrairement à l'utilisation d'une ou deux techniques qui ne permet que des valeurs discrètes de conformité. 100% with two or three of the aforementioned techniques, unlike the use of one or two techniques that allows only discrete values of compliance.
Le procédé CVD puisé peut être appliqué selon des séquences temporelles variables dans le temps pour évoluer en continu d'un dépôt de type ALD à un dépôt de type CVD. The pulsed CVD method can be applied according to temporally variable time sequences to continuously evolve a deposition of type ALD at a CVD deposit.
Le procédé de réalisation de couches selon l'invention se distingue ainsi de l'art antérieur par l'utilisation de plusieurs techniques ou procédés dans un même réacteur de dépôt afin d'optimiser une ou des caractéristiques du dépôt (telles que la conformité, l'adhésion ou l'interface).  The method of producing layers according to the invention thus differs from the prior art by the use of several techniques or processes in the same deposition reactor in order to optimize one or more characteristics of the deposit (such as conformity, membership or interface).
Bien que les techniques ALD et CVD soient connues et très utilisées, l'enchaînement de dépôts ALD et CVD dans un même réacteur n'est pas connu, notamment à cause de la très forte disparité des deux techniques à la fois au niveau procédé et au niveau matériel.  Although the ALD and CVD techniques are known and widely used, the sequence of ALD and CVD deposits in the same reactor is not known, particularly because of the very great disparity of the two techniques at both the process and the hardware level.
Or, il a été découvert qu'un réacteur développé pour mettre en œuvre un procédé de dépôt de type CVD puisé, par exemple tel que décrit dans le document WO 2015/140261, peut être adapté pour mettre en œuvre des procédés de type ALD ou CVD. Le procédé CVD puisé étant à la frontière entre l'ALD et la CVD, la transition d'une de ces deux techniques vers le CVD puisé, ou inversement, permet de conserver un matériau homogène, sans discontinuités ou transitions abruptes (contrairement à l'utilisation de plusieurs équipement séparés).  However, it has been discovered that a reactor developed for implementing a pulsed CVD type deposition process, for example as described in the document WO 2015/140261, can be adapted to implement ALD type processes or CVD. Since the pulsed CVD process is at the boundary between ALD and CVD, the transition from one of these two techniques to the pulsed CVD, or vice versa, makes it possible to preserve a homogeneous material, without discontinuities or abrupt transitions (unlike the use of several separate equipment).
En outre, on évite le changement de chambre de traitement dans un cluster qui nécessite en général un passage de l'échantillon sous vide, ou à l'air, ou dans un gaz de purge, avec une forte variation des conditions de température, de la température de traitement à l'ambiant.  In addition, it avoids the change of treatment chamber in a cluster that generally requires a passage of the sample under vacuum, or air, or in a purge gas, with a large variation in temperature conditions, the ambient treatment temperature.
Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un réacteur de dépôt de couches minces agencé pour mettre en œuvre le procédé selon l'invention, lequel réacteur comprenant des moyens pour mettre en œuvre de manière séquentielle sur un substrat au moins deux procédés de dépôt parmi un procédé de dépôt de type ALD (« Atomic Layer Déposition »), un procédé de dépôt de type CVD (« Chemical Vapor Déposition ») puisé et un procédé de dépôt de type CVD (« Chemical Vapor Déposition »).  According to another aspect of the invention, there is provided a thin film deposition reactor arranged to implement the method according to the invention, which reactor comprises means for sequentially implementing on a substrate at least two processes. deposition of an ALD ("Atomic Layer Deposition") deposition method, a pulsed CVD ("Chemical Vapor Deposition") deposition method and a CVD ("Chemical Vapor Deposition") type deposition process.
Le réacteur peut être notamment agencé pour permettre la mise en œuvre d'un procédé de dépôt de type ALD, et d'un procédé de dépôt de type CVD et/ou CVD puisé.  The reactor may in particular be designed to allow the implementation of an ALD type deposition process, and a CVD and / or pulsed CVD type deposition process.
Le réacteur selon l'invention peut avantageusement comprendre : - deux voies d'injection séparées, permettant une injection séparée des espèces réactives, The reactor according to the invention may advantageously comprise: two separate injection routes, allowing a separate injection reactive species,
- des moyens pour injecter des espèces réactives, agencés pour procurer une ouverture/fermeture très rapide pour pouvoir injecter les espèces sous la forme d'impulsions temporelles séparées,  means for injecting reactive species, arranged to provide a very fast opening / closing in order to be able to inject the species in the form of separate time pulses,
- des moyens pour injecter un gaz de purge, agencés pour procurer une évacuation des espèces réactives de la chambre entre des phases d'injection.  means for injecting a purge gas, arranged to provide an evacuation of the reactive species from the chamber between injection phases.
Dans un mode particulier de réalisation, le réacteur selon l'invention comprend en outre un générateur électrique (tel qu'une source de tension) pour générer un plasma d'au moins une espèce réactive.  In a particular embodiment, the reactor according to the invention further comprises an electrical generator (such as a voltage source) for generating a plasma of at least one reactive species.
Cette tension peut être appliquée directement sur le réacteur pour former un plasma in-situ ou sur un dispositif collé au réacteur pour former un plasma distant (de l'anglais « remote plasma »).  This voltage can be applied directly to the reactor to form a plasma in-situ or on a device glued to the reactor to form a remote plasma (English "remote plasma").
Dans une première version de l'invention, le réacteur comporte une chambre de dépôt dans laquelle au moins deux des procédés de dépôt sont réalisés.  In a first version of the invention, the reactor comprises a deposition chamber in which at least two deposition processes are carried out.
Dans une seconde version de l'invention, le réacteur comporte au moins deux chambres de dépôt distinctes dans chacune desquelles au moins un procédé de dépôt est réalisé, et une chambre de transfert prévue pour transférer un substrat d'une chambre de dépôt dans l'autre en minimisant les variations des conditions de l'environnement du substrat durant le transfert.  In a second version of the invention, the reactor comprises at least two separate deposition chambers in each of which at least one deposition process is performed, and a transfer chamber provided for transferring a substrate from a deposition chamber into the deposition chamber. other by minimizing variations in environmental conditions of the substrate during transfer.
Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé une application du procédé de réalisation de couches selon l'invention, pour le dépôt de dioxyde de silicium (Si02) sur un trou traversant le silicium (TSV) ou via ménagé dans un substrat, mettant en œuvre successivement des procédés de dépôt de type ALD (« Atomic Layer Déposition »), CVD (« Chemical Vapor Déposition ») puisé et CVD activé par plasma (« Plasma Enhanced Chemical Vapor Déposition »), pour réaliser sur les parois et à la périphérie dudit via une couche de Si02 avec une valeur de conformité prédéterminée. According to yet another aspect of the invention, it is proposed an application of the method of producing layers according to the invention, for the deposition of silicon dioxide (Si0 2 ) on a hole through the silicon (TSV) or via spared in a substrate, successively implementing ALD ("Atomic Layer Deposition"), pulsed CVD ("Chemical Vapor Deposition") and plasma-enhanced CVD ("Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition") deposition processes, to carry out on the and at the periphery of said via a layer of Si0 2 with a predetermined conformity value.
Une autre application du procédé de réalisation de couches selon l'invention concerne le dépôt de dioxyde de silicium (Si02) sur un trou traversant le silicium (TSV) ou via ménagé dans un substrat, mettant en œuvre successivement (i) un procédé de dépôt de type CVD (« Chemical Vapor Déposition ») puisé pour réaliser sur les parois et à la périphérie dudit via une première couche de Si02 et (ii) un procédé de dépôt de type CVD activé par plasma (« Plasma Enhanced Chemical Vapor Déposition ») pour réaliser à la périphérie dudit via une seconde couche de Si02 s'étendant sensiblement au-delà du bord extérieur dudit via. Another application of the method of producing layers according to the invention concerns the deposition of silicon dioxide (Si0 2 ) on a hole through the silicon (TSV) or via a molded in a substrate, putting into successively (i) a CVD ("Chemical Vapor Deposition") deposition process pulsed to perform on the walls and at the periphery of said via a first Si0 2 layer and (ii) a CVD-type deposition process activated by plasma ("Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition") for producing at the periphery of said via a second Si0 2 layer extending substantially beyond the outer edge of said via.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre de modes de réalisation d'une chambre de traitement selon l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels :  Other characteristics and advantages will become apparent in the following description of embodiments of a processing chamber according to the invention, given by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 présente un schéma de principe d'une chambre de dépôt utilisée pour la présente invention ;  - Figure 1 shows a block diagram of a deposition chamber used for the present invention;
- la figure 2 présente une vue en coupe schématique d'un via réalisé avec un procédé selon l'invention, enchaînant trois dépôts ALD, CVD puisé et CVD ;  - Figure 2 shows a schematic sectional view of a via made with a method according to the invention, chaining three deposits ALD, CVD pulsed and CVD;
- la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un via réalisé avec un procédé selon l'invention, enchaînant deux dépôts CVD puisé et PECVD ;  FIG. 3 is a schematic sectional view of a via made with a method according to the invention, linking two pulsed CVD and PECVD deposits;
- la figure 4a illustre un exemple d'interface Si02-Al203 sans défaut suite à un dépôt Al203 par ALD ; et FIG. 4a illustrates an example of an Si0 2 -Al 2 0 3 interface without defects following an Al 2 O 3 deposition by ALD; and
- la figure 4b illustre un exemple d'interface Si02- Al203 avec défaut suite à un dépôt Al203 par CVD. - Figure 4b illustrates an example of interface Si0 2 - Al 2 0 3 with defects due to Al 2 0 3 deposited by CVD.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF
L'INVENTION  THE INVENTION
Ces modes de réalisation étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites ou illustrées par la suite isolées des autres caractéristiques décrites ou illustrées (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, et/ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou à différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. These embodiments being in no way limiting, it will be possible to consider variants of the invention comprising only a selection of characteristics described or illustrated subsequently isolated from the other characteristics described or illustrated (even if this selection is isolated within a sentence including these other characteristics), if this selection of characteristics is sufficient to confer an advantage technique or to differentiate the invention from the state of the art. This selection comprises at least one preferably functional characteristic without structural details, and / or with only a part of the structural details if this part alone is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the art. earlier.
En référence à la figure 1, on va décrire un exemple de réacteur adapté à la mise en œuvre de l'invention.  With reference to FIG. 1, an example of a reactor adapted to the implementation of the invention will be described.
Le réacteur décrit est dérivé d'un réacteur de type CVD puisé, tel que divulgué dans le document WO 2015/140261.  The described reactor is derived from a pulsed CVD reactor, as disclosed in WO 2015/140261.
Il est notamment doté d'une douche à double canaux au-dessus du substrat, qui permet une injection séparée et une diffusion homogène des espèces réactives, et qui apporte la fonctionnalité de puiser des gaz dans une chambre de type CVD. Il permet ainsi de réaliser des dépôts de type ALD, CVD puisé ou CVD (dans les trois cas avec ou sans assistance plasma) dans la même chambre.  In particular, it has a double-channel shower above the substrate, which allows separate injection and homogeneous diffusion of the reactive species, and provides the functionality of drawing gases into a CVD-type chamber. It thus makes it possible to make depots of type ALD, pulsed CVD or CVD (in all three cases with or without plasma assistance) in the same chamber.
Plus précisément, le réacteur comprend une enceinte 30, ou chambre de dépôt 30, avec un porte-substrat 60 apte à recevoir un substrat 20. Ce substrat 20 peut être disposé sur le porte-substrat 60 de façon à présenter une surface libre 10 sur laquelle un traitement, tel qu'un dépôt de couche ou une opération de gravure, peut être réalisé.  More specifically, the reactor comprises an enclosure 30, or deposition chamber 30, with a substrate holder 60 adapted to receive a substrate 20. This substrate 20 can be placed on the substrate holder 60 so as to have a free surface 10 on which a treatment, such as a layer deposition or an etching operation, can be performed.
La surface libre 10 du substrat 20 est en regard d'un système d'injection 100 des espèces chimiques, ou « douche d'injection » 100. Le système d'injection 100 comprend une première voie d'injection 40 et une seconde voie d'injection 50 distincte de la première voie d'injection 40.  The free surface 10 of the substrate 20 is opposite an injection system 100 of the chemical species, or "injection shower" 100. The injection system 100 comprises a first injection route 40 and a second injection route. injection 50 distinct from the first injection route 40.
La première voie d'injection 40 peut être utilisée pour injecter une première espèce chimique, et la seconde voie d'injection 50 peut être utilisée pour injecter une seconde espèce chimique, ou vice versa.  The first injection route 40 may be used to inject a first chemical species, and the second injection route 50 may be used to inject a second chemical species, or vice versa.
La première voie d'injection 40 et la seconde voie d'injection 50 sont respectivement alimentées par un système de vannes rapides (non représentées) qui permettent d'injecter la première espèce chimique et la seconde espèce chimique de manière indépendante sous la forme d'impulsions de durée et de concentration bien maîtrisées.  The first injection route 40 and the second injection route 50 are respectively fed by a system of fast valves (not shown) which make it possible to inject the first chemical species and the second chemical species independently in the form of impulses of duration and concentration well mastered.
La première voie d'injection 40 comprend une première pluralité de canaux 70 débouchant du système d'injection 100. La seconde voie d'injection 50 comprend une seconde pluralité de canaux 80 débouchant du système d'injection 100. The first injection route 40 comprises a first plurality of channels 70 opening out of the injection system 100. The second injection path 50 comprises a second plurality of channels 80 opening out of the injection system 100.
Les extrémités des canaux de la première pluralité de canaux 70 et de la seconde pluralité de canaux 80 sont disposées en regard de la surface libre 10 du substrat 20.  The ends of the channels of the first plurality of channels 70 and the second plurality of channels 80 are arranged facing the free surface 10 of the substrate 20.
Les canaux de la première pluralité de canaux 70 et de la seconde pluralité de canaux 80 sont de préférence répartis de manière régulière dans le système d'injection. La répartition régulière des canaux de la première pluralité de canaux 70 et de la seconde pluralité de canaux 80 permet d'améliorer l'uniformité de la couche formée sur la surface libre 10 du substrat 20.  The channels of the first plurality of channels 70 and the second plurality of channels 80 are preferably evenly distributed in the injection system. The regular distribution of the channels of the first plurality of channels 70 and the second plurality of channels 80 improves the uniformity of the layer formed on the free surface 10 of the substrate 20.
Cette répartition régulière est obtenue par exemple en maintenant une distance prédéterminée entre les canaux de la première pluralité de canaux 70 ainsi qu'entre les canaux de la seconde pluralité de canaux 80 résultant dans un motif d'une répartition équidistante. Cette répartition peut être de type triangulaire pour les deux types de canaux afin d'optimiser l'utilisation de l'espace dans le plan en regard de la surface libre 10.  This regular distribution is obtained for example by maintaining a predetermined distance between the channels of the first plurality of channels 70 as well as between the channels of the second plurality of channels 80 resulting in a pattern of equidistant distribution. This distribution can be of triangular type for the two types of channels in order to optimize the use of the space in the plane opposite the free surface 10.
Le système d'injection comprend un système de chauffage (non représenté) permettant d'injecter des espèces chimiques selon la première voie d'injection 40 et la seconde voie d'injection 50 à l'état gazeux et à une température déterminée.  The injection system comprises a heating system (not shown) for injecting chemical species according to the first injection route 40 and the second injection route 50 in the gaseous state and at a predetermined temperature.
Le porte-substrat 60 comprend également un système de chauffage (non représenté) destiné à chauffer le substrat 20.  The substrate holder 60 also comprises a heating system (not shown) for heating the substrate 20.
Le dispositif comprend également un système d'injection d'un gaz de purge 110 agencé par exemple de sorte à faire circuler le gaz de purge dans la chambre de dépôt 30 depuis la partie inférieure du porte-substrat 60 à l'opposé du substrat 20 et entre le porte substrat 60 et la paroi de la chambre de dépôt 30.  The device also comprises a purge gas injection system 110 arranged for example so as to circulate the purge gas in the deposition chamber 30 from the bottom of the substrate holder 60 opposite the substrate 20 and between the substrate holder 60 and the wall of the deposition chamber 30.
Un système d'évacuation des gaz 120 est disposé dans la chambre de dépôt 30 pour évacuer des espèces chimiques n'ayant pas réagi sur la surface libre 10 du substrat 20, et le gaz de purge.  A gas evacuation system 120 is disposed in the deposition chamber 30 for discharging unreacted chemical species onto the free surface 10 of the substrate 20, and the purge gas.
Le dispositif comprend en outre, de manière optionnelle, une source d'énergie électrique 90 qui permet de générer un plasma de la première espèce chimique et/ou de la seconde espèce chimique dans la chambre de dépôt 30. La source d'énergie électrique 90 est agencée de façon à permettre l'application d'un potentiel électrique sur le système d'injection 100 (ou la « douche d'injection » 100), en particulier au niveau des extrémités des canaux de la première pluralité de canaux 70 et de la seconde pluralité de canaux 80. Le substrat 20 est polarisé électriquement au potentiel de référence (de masse ou de terre) du dispositif par l'intermédiaire du porte-substrat 60. Ainsi, il est possible d'établir une différence de potentiel électrique capable de générer un plasma entre la douche d'injection 100 et le substrat 20, directement en regard de la surface libre 10 du substrat 20. The device further comprises, optionally, a source of electrical energy 90 which makes it possible to generate a plasma of the first chemical species and / or the second chemical species in the deposition chamber 30. The electrical energy source 90 is arranged so as to allow the application of an electric potential on the injection system 100 (or the "injection shower" 100), particularly at the ends of the channels of the first plurality of channels 70 and the second plurality of channels 80. The substrate 20 is electrically biased to the reference potential (ground or earth) of the device via the substrate holder 60. Thus, it is possible to establish an electric potential difference capable of generating a plasma between the injection shower 100 and the substrate 20, directly opposite the free surface 10 of the substrate 20.
Exemples de techniques de dépôt Examples of deposit techniques
Les techniques de dépôt mises en œuvre dans le procédé de réalisation de couches minces selon l'invention vont maintenant être décrites succinctement à la lumière des fonctionnalités requises pour assurer un enchaînement opérationnel des dépôts.  The deposition techniques used in the thin film production method according to the invention will now be described briefly in light of the functionalities required to ensure an operational sequence of the deposits.
La technique ALD permet de réaliser un dépôt par couche atomiques successives, avec une conformité de 100% . Elle met en œuvre une injection séquentielle, par des voies séparées, des espèces réactives de type précurseur et réactant. Un gaz de purge est injecté entre chaque injection de réactif pour limiter strictement la réaction à la surface du substrat. Les espèces réactives (ou réactifs) sont injectées sous la forme d'une impulsion unique ou d'une séquence d'impulsions. La durée des impulsions est typiquement comprise entre 0.02 s et 30 s, avec un délai entre impulsions compris entre 0.02 et 10 s. La pression dans la chambre de dépôt est typiquement supérieure à environ 6.7 Pa (50 mTorr). Il est possible d'allumer un plasma pendant une impulsion de réactant. Un dépôt de type ALD comprend donc des cycles d'injection du précurseur, puis de purge, puis d'injection du réactant, puis de nouveau de purge qui sont longs. Elle a donc l'inconvénient de produire des croissances de couches très lentes.  The ALD technique makes it possible to perform a deposition by successive atomic layers, with a 100% conformity. It implements a sequential injection, by separate routes, reactive species of the precursor and reactive type. A purge gas is injected between each reagent injection to strictly limit the reaction at the surface of the substrate. The reactive (or reactive) species are injected as a single pulse or a sequence of pulses. The duration of the pulses is typically between 0.02 s and 30 s, with a delay between pulses between 0.02 and 10 s. The pressure in the deposition chamber is typically greater than about 6.7 Pa (50 mTorr). It is possible to ignite a plasma during a reactant pulse. A depot of the ALD type thus comprises cycles of injection of the precursor, then purge, then injection of the reagent, and then again purge which are long. It has the disadvantage of producing very slow growths of layers.
La technique CVD puisé telle que mise en œuvre dans l'invention est décrite notamment dans le document WO 2015/140261. Elle réalise un dépôt par voie chimique avec une injection par des voies séparées des espèces réactives (ou réactifs) de type précurseur et réactant selon des impulsions déphasées dans le temps. Les réactifs sont injectés sous la forme de séquences d'impulsions, avec donc des impulsions de précurseur et de réactant partiellement superposées ou séparées dans le temps. La durée des impulsions pour chaque réactif est typiquement comprise entre 0.02 et 5 s. Le délai entre impulsions pour chaque réactif peut être compris entre 0.02 s et 10 s. La pression dans la chambre de dépôt est typiquement supérieure à environ 67 Pa (500 mTorr) ou même supérieure à 1 Torr. Il est possible d'allumer un plasma durant les impulsions. La technique CVD puisé se distingue donc de la technique ALD notamment par le fait que les réactifs sont injectés selon des séquences d'impulsions entrelacées, sans phase de purge. The pulsed CVD technique as implemented in the invention is described in particular in document WO 2015/140261. It performs a chemical deposition with an injection by separate routes of reactive species (or reactants) of the precursor and reactive type in pulses out of phase with time. The reagents are injected in the form sequences of pulses, thus with precursor and reactant pulses partially superimposed or separated in time. The duration of the pulses for each reagent is typically between 0.02 and 5 s. The delay between pulses for each reagent can be between 0.02 s and 10 s. The pressure in the deposition chamber is typically greater than about 67 Pa (500 mTorr) or even greater than 1 Torr. It is possible to light a plasma during the pulses. The pulsed CVD technique is therefore different from the ALD technique in particular because the reagents are injected according to interleaved pulse sequences, without a purge phase.
La technique CVD permet de réaliser un dépôt par voie chimique avec une injection simultanée des espèces réactives. Cette injection s'effectue en général en continu. L'injection des espèces peut aussi être effectuée par impulsions, mais avec les espèces réactives injectées simultanément, ce qui la distingue de la technique CVD puisé. On peut éventuellement prévoir une activation par plasma (PECVD). La pression dans la chambre de dépôt peut être comprise entre environ 133 Pa (1 Torr) et environ 1333 Pa (10 Torr).  The CVD technique makes it possible to deposit chemically with a simultaneous injection of the reactive species. This injection is usually carried out continuously. The injection of the species can also be carried out in pulses, but with the reactive species injected simultaneously, which distinguishes it from the pulsed CVD technique. Plasma activation (PECVD) may optionally be provided. The pressure in the deposition chamber can range from about 133 Pa (1 Torr) to about 1333 Pa (10 Torr).
Comme expliqué précédemment, les techniques de type CVD, CVD puisé et ALD telles que mise en œuvre dans l'invention peuvent comprendre une activation ou une assistance. Dans ce cas, les réactions chimiques se déroulent au cours du processus après la formation d'un plasma à partir des gaz d'une ou plusieurs des espèces réactives. Le plasma est généralement créé à partir de ce gaz par une décharge électrique pouvant être générée à partir de sources radiofréquences (entre quelques centaines de kHz et quelques dizaines de MHz), micro-ondes (environ 2,45 GHz) ou par une décharge électrique continue entre deux électrodes. Les techniques de type CVD assistées par plasma sont en général également désignées sous le nom de PECVD, pour « Plasma Enhanced Chemical Vapor Déposition ».  As explained above, the CVD, pulsed CVD and ALD techniques as implemented in the invention may include activation or assistance. In this case, the chemical reactions take place during the process after the formation of a plasma from the gases of one or more of the reactive species. Plasma is usually created from this gas by an electric discharge that can be generated from radio frequency sources (between a few hundred kHz and a few tens of MHz), microwave (about 2.45 GHz) or by an electric shock. continuous between two electrodes. Plasma-assisted CVD techniques are generally also referred to as PECVD for "Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition".
L'homme du métier pourra aussi se reporter avantageusement à l'abondante littérature technique d'art antérieur existante pour une description plus détaillée des techniques génériques ALD et CVD, assistées ou non par plasma.  Those skilled in the art will also be able to refer favorably to the abundant existing prior art technical literature for a more detailed description of the generic techniques ALD and CVD, assisted or not by plasma.
On va maintenant décrire, en référence aux figures 2, 3, 4a et 4b, plusieurs exemples non limitatifs de mise en œuvre du procédé de réalisation de couche minces selon l'invention. Ces exemples de mise en œuvre peuvent être réalisés avec le réacteur décrit en relation avec la figure 1. We will now describe, with reference to FIGS. 2, 3, 4a and 4b, several nonlimiting examples of implementation of the method for producing thin layers according to the invention. These examples of implementation can to be carried out with the reactor described with reference to FIG.
Premier exemple de mise en œuvre First example of implementation
Un premier exemple de mise en œuvre du procédé de réalisation de couches selon l'invention concerne un dépôt de Si02 (dioxyde de silicium) sur des trous traversants ou vias TSV, avec un enjeu de conformité. Dans cette application, on cherche plus particulièrement à obtenir une conformité avec une valeur particulière, qui ne peut pas être réalisée avec un procédé connu. A first example of implementation of the method of producing layers according to the invention relates to a deposition of Si0 2 (silicon dioxide) on through holes or vias TSV, with a challenge of compliance. In this application, it is more particularly sought to obtain a conformity with a particular value, which can not be achieved with a known method.
Le dépôt de Si02 est effectué par réaction entre un précurseur orthosilicate de tétraéthyle (TEOS) et un gaz réactif 02 activé par plasma, en référence à la figure 2. Un autre gaz apportant de l'oxygène peut être utilisé (notamment N20, H20, 03,...). Cette figure 2 n'est pas représentative des dimensions réelles et relatives du via. The SiO 2 deposition is carried out by reaction between a tetraethyl orthosilicate precursor (TEOS) and a plasma-activated reactive gas O 2 , with reference to FIG. 2. Another oxygen-supplying gas may be used (in particular N 2 0, H 2 0, 0 3 , ...). This figure 2 is not representative of the real and relative dimensions of the via.
Un substrat de silicium 200, dans lequel un via 204 a été préalablement ménagé, a été placé dans un réacteur de dépôt tel que celui illustré à la figure 1 et soumis successivement à trois opérations de dépôt avec le procédé de réalisation de couches selon l'invention.  A silicon substrate 200, in which a via 204 was previously formed, was placed in a deposition reactor such as that illustrated in FIG. 1 and successively subjected to three deposition operations with the method of producing layers according to the invention. invention.
Une première couche 201 a d'abord été déposée par technique ALD sur le substrat de silicium 200, dans le via 240 et à sa périphérie 210. Lors de cette première étape de dépôt, la température dans la chambre de dépôt est comprise entre 150°C et 350°C et la pression entre environ 13,3 Pa (0.1 Torr) et environ 533 Pa (4 Torr).  A first layer 201 was first deposited by ALD technique on the silicon substrate 200, in the via 240 and at its periphery 210. During this first deposition step, the temperature in the deposition chamber is between 150 ° C and 350 ° C and the pressure between about 13.3 Pa (0.1 Torr) and about 533 Pa (4 Torr).
La puissance d'injection du plasma est comprise entre 20 et 500 W. le flux TEOS est compris entre 10 et 100 mgmin (milligramme. minute) et le flux de dioxygène est compris entre 10 et 500 sccm (standard cubic centimeter).  The plasma injection power is between 20 and 500 W. The TEOS flow is between 10 and 100 mg (milligram min) and the flow of oxygen is between 10 and 500 sccm (standard cubic centimeter).
La durée d'injection puisée de TEOS et de 02 est comprise entre 0.2 et 10s tandis que le temps de purge est compris entre 0.5 s et 20 s. La vitesse de dépôt de la couche réalisée par ALD est inférieure à 5 nm/min. The pulse injection duration of TEOS and 0 2 is between 0.2 and 10s while the purge time is between 0.5 s and 20 s. The deposition rate of the layer produced by ALD is less than 5 nm / min.
Après la fin d'injection du gaz de purge dans la chambre de dépôt, une seconde étape de dépôt de type CVD puisé est initiée pour déposer une seconde couche 202 se superposant à la première couche 201 réalisée par la technique ALD.  After the end of injection of the purge gas into the deposition chamber, a second deposition step of pulsed CVD type is initiated to deposit a second layer 202 superimposed on the first layer 201 made by the ALD technique.
Lors de cette étape de dépôt, la température est comprise entre 150°C et 350°C, la pression des gaz dans la chambre de dépôt est comprise entre environ 67 Pa (500 mTorr) et environ 1066 Pa (8 Torr). La puissance d'injection du plasma est comprise entre 50 et 1000 W. Le flux de TEOS est compris entre 10 et 500 mgmin (milligramme. minute), tandis que le flux de 02 est compris entre 100 et 3000 sccm (standard cubic centimeter). During this deposition step, the temperature is between 150 ° C and 350 ° C, the gas pressure in the deposition chamber is between about 67 Pa (500 mTorr) and about 1066 Pa (8 Torr). The plasma injection power is between 50 and 1000 W. The flow of TEOS is between 10 and 500 mgmin (milligram minute), while the flow of 0 2 is between 100 and 3000 sccm (standard cubic centimeter). ).
Le gaz TEOS et le dioxygène 02 sont injectés respectivement sous la forme d'impulsions de durée comprise entre 0.2 s et 5 s, avec une période entre impulsions comprise entre 0.1 s et 10 s. Les impulsions de gaz TEOS et de dioxygène 02 sont séparées dans le temps, sans recouvrement. La vitesse de dépôt de la couche 202 selon la technique CVD puisé est comprise entre 10 et 100 nm/min. The TEOS gas and oxygen O 2 are injected respectively in the form of pulses of duration between 0.2 s and 5 s, with a period between pulses between 0.1 s and 10 s. The pulses of TEOS gas and of oxygen O 2 are separated in time, without overlap. The deposition rate of the layer 202 according to the pulsed CVD technique is between 10 and 100 nm / min.
A l'issue de cette étape de dépôt de type CVD puisé et après circulation du gaz de purge dans la chambre de dépôt, une troisième étape de dépôt selon la technique CVD assistée par plasma (PECVD) est entreprise de façon à réaliser une troisième couche 203 se superposant à la seconde couche 202.  At the end of this pulsed CVD deposition step and after circulation of the purge gas in the deposition chamber, a third deposition step according to the plasma-assisted CVD technique (PECVD) is undertaken so as to produce a third layer. 203 superimposed on the second layer 202.
Lors de cette étape de dépôt PECVD, la température est comprise entre 150°C et 350°C, et la pression des gaz dans la chambre de dépôt est comprise entre environ 267 Pa (2 Torr) et environ 1067 Pa (8 Torr). La puissance d'injection de plasma est comprise entre 200 et 2000 W. Le flux de gaz TEOS est compris entre 100 et 1000 mgmin (milligramme. minute) et le flux de dioxygène 02 entre 100 et 3000 sccm (standard cubic centimeter), pour une vitesse de dépôt de l'ordre de 500 nm/min ou plus. During this PECVD deposition step, the temperature is between 150 ° C. and 350 ° C., and the pressure of the gases in the deposition chamber is between about 267 Pa (2 Torr) and about 1067 Pa (8 Torr). The power of plasma injection is between 200 and 2000 W. The TEOS gas flow is between 100 and 1000 mgmin (milligram. Minute) and the flow of oxygen 0 2 between 100 and 3000 sccm (standard cubic centimeter), for a deposition rate of the order of 500 nm / min or more.
On obtient finalement un via 204 pourvu de trois couches 201, 202, 203 assurant un revêtement Si02 avec le niveau de conformité désiré, y compris lorsque les dimensions respectives de la largeur 206 et de la hauteur 205 du via correspondent à des facteurs de forme très élevés. L'obtention de ce niveau de conformité désiré est rendu possible avec les enchaînements de dépôt procurés par le procédé selon l'invention. Finally, a via 204 is obtained with three layers 201, 202, 203 providing an Si0 2 coating with the desired level of conformity, even when the respective dimensions of the width 206 and the height 205 of the via correspond to shape factors. very high. Obtaining this desired level of conformity is made possible with the filing sequences provided by the method according to the invention.
Pour des vias présentant un facteur de forme supérieur à 15 : 1, la technique ALD permet une conformité de 100% avec une vitesse de dépôt de 5nm/min, la technique CVD puisé permet une conformité de 40% avec une vitesse de dépôt de 50nm/min, et la technique PECVD permet une conformité de 5% avec une vitesse de dépôt de 500nm/min.  For vias with a shape factor greater than 15: 1, the ALD technique allows a 100% compliance with a deposition rate of 5nm / min, the pulsed CVD technique allows a 40% compliance with a deposition speed of 50nm / min, and the PECVD technique allows 5% compliance with a deposition rate of 500nm / min.
Ainsi, il est par exemple possible d'obtenir une conformité de 50% en utilisant un dépôt ALD de 66 nm avec une conformité de 100% et un dépôt de type CVD puisé de 134 nm avec une conformité de 40%. Thus, it is for example possible to obtain a 50% conformity in using a 66 nm ALD deposit with 100% compliance and a 134 nm pulsed CVD deposit with 40% compliance.
Une combinaison de deux ou trois des techniques précédentes permet donc de faire varier de façon continue la conformité entre 5 et 100% tout en minimisant le temps de dépôt nécessaire. Sans cette combinaison de techniques, seules des valeurs discrètes de conformité sont possibles (5%, 40% et 100%).  A combination of two or three of the preceding techniques therefore makes it possible to continuously vary the conformity between 5 and 100% while minimizing the necessary deposit time. Without this combination of techniques, only discrete values of compliance are possible (5%, 40% and 100%).
Second exemple de mise en œuvre Second example of implementation
Une autre utilisation possible du procédé de réalisation de couches selon l'invention concerne la formation de sur-dépositions en angle (en anglais « overhang », familièrement désignées sous le terme "d'oreilles de Mickey"), en haut de via, tel qu'illustré sur la figure 3.  Another possible use of the method of making layers according to the invention relates to the formation of over-depositions angle (in English "overhang", colloquially referred to as "Mickey's ears"), at the top of via, such as shown in Figure 3.
Cette forme de dépôt peut être obtenue en privilégiant certains paramètres de dépôt de la technique CVD assistée par plasma (PECVD) connus de l'homme du métier, tels qu'une pression haute ou des flux plus importants de précurseur et de gaz réactif, par exemple pour rendre le dépôt le plus anisotropique possible.  This form of deposition can be obtained by favoring certain deposition parameters of the plasma-assisted CVD technique (PECVD) known to those skilled in the art, such as high pressure or larger flows of precursor and reactive gas, by example to make the deposit the most anisotropic possible.
Partant d'un substrat en silicium 300 dans lequel un via 304 été préalablement ménagé, une première étape du procédé selon l'invention consiste à déposer sur le fond 306, la paroi 305 et la périphérie 310 du via une première couche 302 de Si02 en utilisant la technique CVD puisé ou ALD. Puis, dans une seconde étape, une seconde couche 303 de Si02 est déposée sur la partie de la première couche 302 couvrant la périphérie du via 304, en utilisant la technique PECVD comme indiqué précédemment. Starting from a silicon substrate 300 in which a via 304 has been previously provided, a first step of the method according to the invention consists in depositing on the bottom 306, the wall 305 and the periphery 310 of via a first layer 302 of Si0 2 using the pulsed CVD technique or ALD. Then, in a second step, a second layer 303 of Si0 2 is deposited on the portion of the first layer 302 covering the periphery of the via 304, using the PECVD technique as indicated above.
On obtient ainsi un débordement de la seconde couche 303 de Si02 au-delà de la paroi du via. Ce débordement de la couche de Si02 en haut de via permet de protéger les flancs du via lors d'une étape ultérieure dite de « via reveal » ou de gravure du fond de via pour réaliser un contact avec un dispositif microélectronique ou électrique (non représenté en figure 3) situé sous ce via 304. This gives an overflow of the second layer 303 of Si0 2 beyond the wall of the via. This overflow of the Si0 2 layer at the top of via makes it possible to protect the flanks of the via during a subsequent step called "via reveal" or etching the bottom of via to make contact with a microelectronic or electrical device (no shown in Figure 3) located under this via 304.
Cette protection supplémentaire en haut du via et dans l'angle est donc utile pour l'étape de gravure du contact inférieur. En effet le schéma implémenté comprend la réalisation d'un contact entre deux niveaux, de type TSV, et pour connecter ce via 304 en dessous, il est nécessaire de retirer la couche de Si02 déposée sur le fond 306 sans enlever celle sur les flancs qui va servir d'isolant. La surcouche réalisée en débordement au sommet du via avec la seconde couche 303 permet de réaliser cette gravure tout en garantissant que la partie supérieure du flanc du via n'est pas attaqué, car protégé par cette surcouche. This additional protection at the top of the via and in the angle is therefore useful for the step of etching the lower contact. Indeed the implemented scheme includes the realization of a contact between two levels, of type TSV, and to connect it via 304 underneath, it is necessary to remove the layer of Si0 2 deposited on the bottom 306 without removing the one on the sides that will serve as insulation. Overlay made overflow at the top of the via with the second layer 303 allows for this etching while ensuring that the upper part of the flank of the via is not attacked because protected by this overlay.
Troisième exemple de mise en œuvre Third example of implementation
En référence à la figure 4a et à la figure 4b, Le procédé de réalisation de couches selon l'invention peut aussi permettre la réalisation d'une couche d'accroché, en contribuant à l'amélioration de l'interface entre un substrat et un matériau déposé. La technique de dépôt ALD, de par son principe de fonctionnement, permet de couvrir parfaitement le substrat et minimise ainsi les défauts d'interface. Ainsi, par exemple, de l'alumine (Al203) déposée par la technique CVD contient des résidus carbonés (CHX) 401 ou des vacances 400 dans sa structure, en référence à la figure 4b, alors qu'un dépôt Al203 réalisé par la technique ALD, en référence à la figure 4a, ne présente pas ou peu de défauts et une interface de très bonne qualité malgré une possible différence de paramètre de maille en fonction des matériaux. With reference to FIG. 4a and FIG. 4b, the method of producing layers according to the invention can also allow the production of a hooked layer, contributing to the improvement of the interface between a substrate and a substrate. deposited material. The ALD deposition technique, by its operating principle, perfectly covers the substrate and thus minimizes interface defects. Thus, for example, alumina (Al 2 O 3 ) deposited by the CVD technique contains carbon residues (CH X ) 401 or holidays 400 in its structure, with reference to FIG. 4b, whereas a deposit Al 2 0 3 made by ALD technique, with reference to Figure 4a, has no or few defects and an interface of very good quality despite a possible difference in mesh parameter depending on the materials.
D'autres aspects, telle que la cristallinité, peuvent varier en fonction de la méthode de dépôt et un enchaînement peut privilégier un aspect. Par exemple, le dépôt Hf02 par ALD est cristallin pour une épaisseur supérieure à 20 nm, alors que le Hf02 déposé par CVD cristallise à partir de 50 nm. Other aspects, such as crystallinity, may vary depending on the method of deposition and sequencing may favor one aspect. For example, the deposit Hf0 2 by ALD is crystalline for a thickness greater than 20 nm, whereas the Hf0 2 deposited by CVD crystallizes from 50 nm.
Suivant l'invention, un dépôt peut donc être initié par ALD pour sa bonne qualité, puis après 10 nm d'épaisseur, la technique de dépôt est changée pour de la CVD afin de faire croître une couche amorphe.  According to the invention, a deposit can therefore be initiated by ALD for its good quality, and then after 10 nm in thickness, the deposition technique is changed for CVD in order to grow an amorphous layer.
Quatrième exemple de mise en œuvre Fourth example of implementation
Les propriétés du dépôt ALD peuvent aussi être utilisées pour améliorer l'effet barrière de certains matériaux. Par exemple une couche assurant une fonction de barrière à l'oxygène a typiquement une épaisseur d'environ 50 à 100 nm. Cependant ce sont les 10 à 20 nm exposés à l'air qui sont les plus importants pour la fonction de barrière. Il est donc possible de mettre en œuvre le procédé de réalisation de couche selon l'invention pour déposer une couche de 40 à 90 nm par une technique de dépôt CVD ou CVD puisé à une vitesse de dépôt supérieure à 50nm/min, puis finir la couche par un dépôt ALD d'une épaisseur de lOnm. ALD deposit properties can also be used to improve the barrier effect of some materials. For example, a layer providing an oxygen barrier function typically has a thickness of about 50 to 100 nm. However, it is the 10 to 20 nm exposed to the air that is most important for the barrier function. It is therefore possible to implement the method for producing a layer according to the invention for depositing a layer of 40 to 90 nm by a CVD or CVD deposition technique. pulsed at a deposition rate greater than 50 nm / min, then finish the layer by an ALD deposit with a thickness of 10 nm.
De la même façon, le procédé de réalisation de couche selon l'invention peut être mis en œuvre pour la réalisation d'une couche barrière par un dépôt final ALD sur une couche de nitrure de titane (TiN) préalablement déposée par CVD pour faire barrière à la migration du cuivre Cu.  In the same way, the method for producing a layer according to the invention can be implemented for producing a barrier layer by a final deposit ALD on a titanium nitride (TiN) layer previously deposited by CVD to make a barrier to copper Cu migration.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the examples that have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.
Par exemple, le nombre de dépôts successifs réalisés dans le cadre du procédé selon l'invention n'est pas limité à deux ou trois comme dans le cas des modes de réalisation qui viennent d'être décrits. Par ailleurs, l'ordre de mise en œuvre des différentes techniques de dépôt n'est pas limité à ceux des modes de réalisation qui viennent d'être décrits, les seules limitations envisageables étant celles induites par des considérations physiques ou technologiques.  For example, the number of successive deposits made in the context of the method according to the invention is not limited to two or three as in the case of the embodiments just described. Furthermore, the order of implementation of the various deposition techniques is not limited to those embodiments described above, the only possible limitations being those induced by physical or technological considerations.
De plus, le substrat sur lesquelles les différentes couches sont successivement réalisées n'est pas limité au seul silicium mais peut être constitué de tout matériau ayant des propriétés physiques compatibles avec un traitement dans une chambre de dépôt adaptée pour la réalisation de couches minces avec des techniques CVD, CVD puisé ou ALD.  In addition, the substrate on which the different layers are successively produced is not limited to silicon alone but may consist of any material having physical properties compatible with a treatment in a deposition chamber suitable for producing thin layers with thin films. CVD, pulsed CVD or ALD techniques.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de réalisation de couches minces comprenant une mise en œuvre séquentielle sur un substrat d'au moins deux procédés de dépôt parmi un procédé de dépôt de type ALD (« Atomic Layer Déposition »), un procédé de dépôt de type CVD (« Chemical Vapor Déposition ») puisé et un procédé de dépôt de type CVD (« Chemical Vapor Déposition ») . A thin-film production method comprising a sequential implementation on a substrate of at least two deposition processes among an Atomic Layer Deposition (ALD) type deposition method, a CVD type deposition method ( Chemical Vapor Deposition ") and a CVD deposition process (" Chemical Vapor Deposition ").
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé de dépôt de type CVD puisé comprend une injection séquentielle des espèces réactives sous la forme d'impulsions déphasées dans le temps. 2. Method according to claim 1, characterized in that the pulsed CVD-type deposition process comprises a sequential injection of the reactive species in the form of pulses out of phase with time.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un des procédés de dépôt comprend la génération d'un plasma . 3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that at least one of the deposition processes comprises the generation of a plasma.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des procédés de dépôt comprend une injection des espèces réactives par des voies d'injection séparées. 4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the deposition processes comprises an injection of the reactive species by separate injection routes.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une minimisation des variations des conditions de l'environnement du substrat entre les mises en œuvre de procédés de dépôt consécutives. 5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a minimization of the variations of the environmental conditions of the substrate between the implementations of consecutive deposition processes.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une mise en œuvre d'au moins deux procédés de dépôt dans une même chambre (30). 6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises an implementation of at least two deposition processes in the same chamber (30).
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une mise en œuvre d'au moins deux procédés de dépôt dans des chambres distinctes, avec un transfert du substrat d'une chambre dans l'autre minimisant les variations des conditions de l'environnement du substrat durant le transfert. 7. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises an implementation of at least two deposition processes in separate chambers, with a transfer of the substrate from one chamber to the other minimizing variations in conditions the environment of the substrate during the transfer.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé qu'il comprend une mise en œuvre d'au moins deux procédés de dépôt utilisant des espèces réactives identiques. 8. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an implementation of at least two deposition processes using identical reactive species.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une variation progressive d'un ratio entre espèces réactives de type réactant/précurseur de façon à faire évoluer la stœchiométrie du couple réactant/précurseur au cours du dépôt et former ainsi un gradient dans le matériau déposé. 9. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a progressive variation of a ratio between reactive species of the reactant / precursor type so as to change the stoichiometry of the reactant / precursor pair during the deposition. and thus form a gradient in the deposited material.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les séquences de mise en œuvre de procédés de dépôt sont réalisées de façon à obtenir une conformité de couche d'une valeur déterminée. 10. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the implementation sequences of deposition processes are performed so as to obtain a layer conformance of a determined value.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les séquences de mise en œuvre de procédés de dépôt sont réalisées de façon à obtenir une couche d'accroché de qualité particulière, et/ou une couche barrière de qualité particulière. 11. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the implementation sequences of deposition processes are performed so as to obtain a hook layer of particular quality, and / or a barrier layer of particular quality. .
12. Réacteur de dépôt de couches minces agencé pour mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour mettre en œuvre de manière séquentielle sur un substrat au moins deux procédés de dépôt parmi un procédé de dépôt de type ALD (« Atomic Layer Déposition »), un procédé de dépôt de type CVD (« Chemical Vapor Déposition ») puisé, et un procédé de dépôt de type CVD (« Chemica l Vapor Déposition »). 12. Thin film deposition reactor arranged to implement the method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for sequentially implementing on a substrate at least two deposition processes among an ALD ("Atomic Layer Deposition") type deposition process, a pulsed CVD ("Chemical Vapor Deposition") deposition method, and a CVD ("Chemica l Vapor Deposition") deposition process.
13. Réacteur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend : 13. Reactor according to claim 12, characterized in that it comprises:
- deux voies d'injection séparées (40, 50), permettant une injection séparée d'espèces réactives dans une chambre de dépôt (30),  two separate injection channels (40, 50), allowing a separate injection of reactive species into a deposition chamber (30),
- des moyens pour injecter sélectivement des espèces réactives, agencés pour procurer une ouverture/fermeture très rapide pour pouvoir injecter les espèces sous la forme d'impulsions temporelles séparées, means for selectively injecting reactive species, arranged to provide very fast opening / closing to be able to inject the species in the form of separate time pulses,
- des moyens pour injecter sélectivement un gaz de purge, agencés pour procurer une évacuation des espèces réactives de la chambre entre des phases d'injection.  means for selectively injecting a purge gas, arranged to provide an evacuation of the reactive species from the chamber between injection phases.
14. Réacteur selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un générateur électrique pour générer un plasma d'au moins une espèce réactive. 14. Reactor according to one of claims 12 or 13, characterized in that it further comprises an electrical generator for generating a plasma of at least one reactive species.
15. Réacteur selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de dépôt (30) dans laquelle au moins deux des procédés de dépôt sont réalisés. 15. Reactor according to one of claims 12 to 14, characterized in that it comprises a deposition chamber (30) in which at least two deposition processes are performed.
16. Réacteur selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux chambres de dépôt distinctes dans chacune desquelles au moins un procédé de dépôt est mis en uvre, et une chambre de transfert prévue pour transférer un substrat d'une chambre de dépôt dans l'autre en minimisant les variations des conditions de l'environnement du substrat durant le transfert. 16. Reactor according to one of claims 12 to 14, characterized in that it comprises at least two separate deposition chambers in each of which at least one deposition method is implemented, and a transfer chamber provided to transfer a substrate of a deposition chamber in the other by minimizing the variations of environmental conditions of the substrate during transfer.
17. Application du procédé de réalisation de couches selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, pour le dépôt de dioxyde de silicium (Si02) sur un trou traversant le silicium (TSV) ou via (204) ménagé dans un substrat (200), mettant en œuvre successivement des procédés de dépôt de type ALD (« Atomic Layer Déposition »), CVD (« Chemical Vapor Déposition ») puisé et CVD activé par plasma (« Plasma Enhanced Chemical Vapor Déposition »), pour réaliser sur les parois (205, 206) et à la périphérie (210) dudit via une couche de Si02 avec une valeur de conformité prédéterminée. 17. Application of the method of producing layers according to any one of claims 1 to 11, for the deposition of silicon dioxide (Si0 2 ) on a through-hole silicon (TSV) or via (204) formed in a substrate ( 200), successively implementing ALD ("Atomic Layer Deposition"), pulsed CVD ("Chemical Vapor Deposition") and plasma-enhanced CVD ("Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition") deposition processes, to carry out on the walls (205, 206) and at the periphery (210) of said via a layer of Si0 2 with a predetermined conformity value.
18. Application du procédé de réalisation de couches selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, pour le dépôt de dioxyde de silicium (Si02) sur un trou traversant le silicium (TSV) ou via (304) ménagé dans un substrat (300), mettant en œuvre successivement (i) un procédé de dépôt de type CVD (« Chemical Vapor Déposition ») puisé pour réaliser sur les parois (305, 306) et à la périphérie (310) dudit via (304) une première couche (302) de Si02 et (ii) un procédé de dépôt de type CVD activé par plasma (« Plasma Enhanced Chemical Vapor Déposition ») pour réaliser à la périphérie (310) dudit via (304) une seconde couche (303) de Si02 s'étendant sensiblement au-delà du bord extérieur dudit via (304). 18. Application of the method of producing layers according to any one of claims 1 to 11, for the deposition of silicon dioxide (Si0 2 ) on a through silicon (TSV) or via (304) formed in a substrate ( 300), successively implementing (i) a deposit method CVD type ("Chemical Vapor Deposition") pulsed to produce on the walls (305, 306) and on the periphery (310) of said via (304) a first layer (302) of Si0 2 and (ii) a deposition process plasma-enhanced CVD type (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) for producing at the periphery (310) of said via (304) a second SiO2 layer (303) extending substantially beyond the outer edge of said via (304); ).
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003028069A2 (en) * 2001-09-25 2003-04-03 Applied Materials, Inc. Method for cyclic cvd
US20090325372A1 (en) * 2008-06-25 2009-12-31 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus
US20110256726A1 (en) * 2010-04-15 2011-10-20 Adrien Lavoie Plasma activated conformal film deposition
US20120015113A1 (en) 2010-07-13 2012-01-19 Applied Materials, Inc. Methods for forming low stress dielectric films
US20120210937A1 (en) 2004-11-22 2012-08-23 Applied Materials, Inc. Substrate processing apparatus using a batch processing chamber
US20140106574A1 (en) * 2010-04-15 2014-04-17 Lam Research Corporation Gapfill of variable aspect ratio features with a composite peald and pecvd method
US20150104955A1 (en) * 2013-10-16 2015-04-16 Asm Ip Holding B.V. Deposition of boron and carbon containing materials
US20150104575A1 (en) * 2013-10-16 2015-04-16 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Multi-metal films, alternating film multilayers, formation methods and deposition system
WO2015140261A1 (en) 2014-03-21 2015-09-24 Altatech Semiconductor Gas-phase deposition process

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003028069A2 (en) * 2001-09-25 2003-04-03 Applied Materials, Inc. Method for cyclic cvd
US20120210937A1 (en) 2004-11-22 2012-08-23 Applied Materials, Inc. Substrate processing apparatus using a batch processing chamber
US20090325372A1 (en) * 2008-06-25 2009-12-31 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus
US20110256726A1 (en) * 2010-04-15 2011-10-20 Adrien Lavoie Plasma activated conformal film deposition
US20140106574A1 (en) * 2010-04-15 2014-04-17 Lam Research Corporation Gapfill of variable aspect ratio features with a composite peald and pecvd method
US20120015113A1 (en) 2010-07-13 2012-01-19 Applied Materials, Inc. Methods for forming low stress dielectric films
US20150104955A1 (en) * 2013-10-16 2015-04-16 Asm Ip Holding B.V. Deposition of boron and carbon containing materials
US20150104575A1 (en) * 2013-10-16 2015-04-16 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Multi-metal films, alternating film multilayers, formation methods and deposition system
WO2015140261A1 (en) 2014-03-21 2015-09-24 Altatech Semiconductor Gas-phase deposition process

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