Dépôt sélectif d’oxydes par ald // selective deposition of oxides by ald

Topic description

Pour la microélectronique du futur, le dépôt sélectif localisé ou Area Selective Deposition = ASD constitue une approche prometteuse pour simplifier les schémas d’intégration des nœuds technologiques les plus avancés. Ces approches d’ASD nécessitent d’être adaptées en fonction d’un trinôme comprenant le matériau à déposer, la surface de croissance et la surface inhibée.
Cette thèse se concentrera sur le dépôt sélectif d’oxydes (tels que SiO2, Al2O3, …) sur Si ou SiO2 et non sur le nitrure de silicium (SiN)qui est l’un des sujets les plus complexe en ASD afin d’évaluer l’intérêt de ce type de procédé pour la réalisation de transistors FDSOI avancés.
Pour développer ce procédé de dépôt sélectif de SiO2, différentes approches permettant de rendre le SiN inhibiteur à la croissance d’oxydes déposés par ALD (Atomic Layer Deposition) seront étudiées (traitements plasma, Small Molecular Inhibitor, combinaison des deux, …). Des caractérisations de surface spécifiques seront réalisées afin de mieux comprendre les mécanismes d'inhibition à l'origine du dépôt sélectif et permettant d'atteindre une sélectivité élevée pour des épaisseurs d'oxyde de 10 nm et plus.
Cette thèse se déroulera au CEA-LETI, dans le service de dépôt de matériaux avancés, en collaboration avec le LMI UMR CNRS/UCBLyon. L’étudiant aura accès aux plateformes de réalisation en salle blanche mm pour les dépôts de couches minces par PEALD, à la plateforme de nanocaractérisation et à la fonctionnalisation de surface en phase gazeuse au LMI. Des analyses de surface et caractérisations des couches minces (ellipsométrie, XRR, AFM, FTIR, angle de goutte, SEM, XPS, Tof-SIMS) seront utilisées pour déterminer la meilleure sélectivité et comprendre les mécanismes physico-chimiques.

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For next-generation microelectronics, Area Selective Deposition (ASD)is a promising approach to simplify integration schemes for the most advanced technology nodes. These ASD approaches need to be adapted according to a trio comprising the material to be deposited, the growth surface, and the inhibited surface.
This PhD focuses on the area selective deposition of oxides (such as SiO2, Al2O3, …) on Si or SiO2 and not on silicon nitride (SiN), which is one of the most complex topics in ASD, and aims to evaluate the relevance of this type of process for simplifying the integration and the fabrication of advanced FDSOI transistors.
To develop this selective oxide deposition process, various approaches aiming at making SiN an inhibitor of the Atomic Layer Deposition (ALD) will be explored (plasma treatments, Small Molecular Inhibitors, combination of both, etc.). Dedicated surface characterizations will be carried out in order to better understand the mechanisms of inhibition at the origin of the selective deposition and allowing to achieve high selectivity for oxide thicknesses of 10 nm and above.
This PhD project will take place at CEA-LETI, within the advanced materials deposition department, in collaboration with LMI UMR CNRS/UCBLyon. The student will have access to the CEA-LETI mm cleanroom fabrication platforms for thin film deposition by PEALD, the CEA nanocharacterization platform and gas-phase surface functionalization at LMI. Surface analyses and thin film characterizations (ellipsometry, XRR, AFM, FTIR, contact angle, SEM, XPS, ToF-SIMS) will be used to determine the best selectivity and understand the physico-chemical mechanisms.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Plateformes Technologiques (LETI)
Service : Service des procédés de Dépôts
Laboratoire : Laboratoire
Date de début souhaitée : 01-10-
Ecole doctorale : Chimie, Procédés, Environnement (Chimie Lyon)
Directeur de thèse : JOUSSEAUME Vincent
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DPFT/SDEP/LDJ

Funding category

Public/private mixed funding

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