Etude des mécanismes de gravure sur les matériaux diélectriques : application aux gaz à faible potentiel de réchauffement global // Study of Etching Mechanisms in Dielectric Materials: Application to Low Global Warming Potential Gases

Les niveaux d’interconnexions (Back-End Of Line ou BEOL) en micro-électronique permettent de connecter entre eux les transistors pour obtenir les fonctionnalités voulues du dispositif. Pour fabriquer ces niveaux, on utilise des procédés de lithographie et de gravure plasma. La gravure sèche par plasma est une technique clé dans la fabrication des dispositifs microélectroniques car elle permet la définition précise des structures à l’échelle nanométrique. Ce procédé présente plusieurs défis majeurs, notamment le contrôle rigoureux des profils de gravure, des dimensions critiques des motifs ou encore la garantie d’une sélectivité entre les différents matériaux. Au-delà de ces aspects techniques, la gravure plasma soulève des enjeux environnementaux importants. En effet, les gaz utilisés dans ces procédés, tels que les fluorocarbures sont souvent des gaz à effet de serre puissants, avec un potentiel de réchauffement global (PRG) très élevé.
L’objectif est donc double : diminuer l’empreinte carbone de ces procédés tout en maintenant, voire en améliorant, les performances critiques attendues post-gravure, telles que l’obtention des dimensions critiques, l’absence d’endommagement des matériaux gravés, l’absence de défauts et l’uniformité spatiale de ces performances.
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Interconnection levels (Back-End Of Line, or BEOL) in microelectronics enable the connection of transistors to achieve the desired device functionalities. The fabrication of these levels relies on lithography and plasma etching processes. Plasma dry etching is a key technique in the manufacturing of microelectronic devices, as it allows the precise definition of structures at the nanometer scale. This process involves several major challenges, including stringent control of etch profiles, critical dimensions of the patterns, and the assurance of selectivity between different materials. Beyond these technical aspects, plasma etching also raises significant environmental concerns. Indeed, the gases used in these processes, such as fluorocarbons, are often greenhouse gases with very high global warming potential (GWP).

The objective is therefore twofold: to reduce the carbon footprint of these processes while maintaining, or even improving, the critical post-etch performance metrics, such as achieving the target critical dimensions, avoiding damage to the etched materials, preventing defect formation, and ensuring the spatial uniformity of these performances
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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 Patterning
Laboratoire : Laboratoire Gravure
Date de début souhaitée : 01-04-2026
Ecole doctorale : Ecole Doctorale de Physique de Grenoble (EdPHYS)
Directeur de thèse : MARTINEZ Eugénie
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DPFT//LASI

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Plateformes Technologiques (LETI)
Service : Service des procédés de Patterning