Etude et développement de procédés de gravure plasma de HfO2 pour l'élaboration de transistors CMOS sub-45 nm

La miniaturisation des dispositifs CMOS impose d'introduire de nouveaux materiaux dans l'empilement de grille des transistors. Ainsi, l'empilement classique poly-silicium/SiO2 est remplace par un empilement poly- silicium/metal/materiau a haute permittivite dielectrique. L'introduction de ces nouveaux materiaux necessite le developpement de nouveaux procedes de gravure plasma. L'objectif de ce travail est de proposer un procede de gravure plasma capable de graver une fine couche de dielectrique (HfO2 dans notre cas) selectivement par rapport au substrat de silicium sous-jacent. Cette etude montre que les plasmas a base de BCl3 sont tres prometteurs dans ce domaine. En effet, les mecanismes de gravure en BCl3 reposent sur une competition entre gravure et formation d'un depot de BCl sur la surface. La transition d'un regime a l'autre est controlee par l'energie des ions du plasma. Comme le seuil de gravure en energie est plus faible pour HfO2 que pour les substrats contenant du Si, il est possible d'obtenir une selectivite de gravure infinie en ajustant l'energie des ions judicieusement. De plus ce travail souligne le role important du conditionnement des parois du reacteur de gravure dans les mecanismes mis en jeu en plasma de BCl3. Enfin, des procedes de gravure repondant aux problemes de selectivite et d'anisotropie de gravure sont proposes pour graver la fine couche de HfO2 de grille.