Gravures plasma

Il s'agit d'une technique similaire, dans sa mise en œuvre, à la pulvérisation cathodique.

En fonction de l’équipement et des paramètres du procédé (pression, puissance plasma, etc.), la gravure plasma sera assimilable :

  • à une gravure dite « chimique » due à la réaction des espèces chimiques présente dans le plasma avec la surface du substrat. Le substrat est gravé de façon uniforme dans toutes les directions (isotropie), donnant des profils de gravure semi-sphériques ce qui peut poser des problèmes lors de gravure de très petites dimensions.
  • à une gravure dite « physique » engendrée par le bombardement de la surface du substrat par les espèces ionisées du plasma, gravure assimilable à la pulvérisation cathodique.

La gravure ionique réactive (RIE) est une association des deux modes de gravure (chimique et réactive) qui permet à la fois d’obtenir des vitesses de gravure élevées du fait de la réaction chimique , de garantir des profils de gravure allant de profils isotropes à anisotropes (verticaux) et d’utiliser des masques de gravure en résines classiques du type de celles employées pour les étapes de photolithographie. Ces résines une fois développées protègent les surfaces qui ne doivent pas être gravées. La gravure ionique réactive est aussi appelée gravure sèche.

Les équipements de gravure profonde DRIE (Deep Reactive Ion Etching) permettent de réaliser des gravures profondes avec des flancs très verticaux pour des facteurs d’aspect pouvant atteindre 100:1.

Ces équipements comportent 2 sources RF (13.56 MHz). La première source appelée source ICP (Inductive Coupled Plasma) permet d’engendrer des plasmas de haute densité en augmentant le taux d’ionisation grâce à la polarisation RF d’une antenne (inductance) placée autour de la source. La seconde contrôle l’énergie des espèces ionisées arrivant sur le substrat.

Les espèces transitent de la source ICP vers le substrat sous l’effet d’une polarisation continue.

Les procédés disponibles sur les équipements de gravure DRIE sont :

  • Le procédé BOSCH qui alterne une phase de gravure du silicium (Hexafluorure de Soufre SF6) et une phase de dépôt (ou passivation) produisant une couche très proche du Téflon du fait de la décomposition du C4F8. La passivation des flancs de la gravure permet de conserver l’anisotropie.
  • Le procédé cryogénique à environ -110°C qui permet de passiver les flancs de gravure par la condensation à très basse température au moyen des espèces présentes dans le réacteur comme l’oxygène (O2), le fluor (provenant du gaz de gravure SF6) et le silicium (produit de la gravure).