Martial SANTORELLI's PhD thesis defence

Gravure Développement et caractérisation d'un procédé de dépôt par PE-ALD sélective d'oxyde de silicium pour le remplissage de tranchées d'isolation profondes et à fort rapport d'aspect, appliqué aux imageurs à illumination face-arrière. 

Une part importante des innovations actuelles dans le domaine des capteurs d’images CMOS concerne le développement et la réalisation d’imageurs CMOS à illumination face arrière (BSI) de haute résolution. Pour améliorer leurs performances optiques, les technologies les plus récentes reposent sur la définition de tranchées profondes et à fort rapport d’aspect (profondeur de plusieurs microns et ouverture réduite d’une centaine de nanomètres). Il devient dès lors nécessaire de développer de nouveaux procédés adaptés au remplissage parfait de ces tranchées profondes.

Les travaux de cette thèse se positionnent dans ce contexte et se déroulent selon deux grands axes de recherche. L’axe principal porte sur le développement et l’optimisation d’un procédé de remplissage par l’oxyde de silicium (SiO2) grâce à un procédé de dépôt sélectif par couche atomique assisté par plasma (PE-ALD), adapté aux tranchées d’isolation utilisées dans les capteurs d’images BSI. Ce procédé s’appuie sur la conception d’un super-cycle comprenant une étape d’inhibition par plasma fluoré afin de favoriser un remplissage optimal. Le second axe a un caractère exploratoire qui s’inscrit dans une démarche d’évaluation de techniques de métrologies avancées (notamment la mesure de masse et la scatterométrie infrarouge), afin de permettre la détection non destructive de défauts de remplissage dans les tranchées profondes sur plaques de silicium. Nous avons montré que la scatterométrie, couplée à une modélisation de type ‘Rigorous Coupled-Wave Analysis’, constitue une voie prometteuse, en particulier dans le domaine infrarouge, pour la caractérisation de la qualité du remplissage et la détection de défauts tels que des zones vides enterrées.

Jury :

Aotmane En Naciri, Professeur des Universités, université de Lorraine - rapporteur 

Nathanaëlle Schneider, Directrice de recherches (CNRS), Institut Photovoltaïque d’Ile de France (IPVF) - rapportrice 

Christophe Vallée, Professeur des Universités, University of Albany - examinateur 

Sébastien Soulan, Maître de Conférences (LTM-CNRS) - examinateur

Anne Kaminski-Cachopo, Professeure des Universités, CROMA

Jean-Hervé Tortai, Chargé de Recherches (LTM-CNRS) - directeur de thèse 

Marceline Bonvalot, Maîtresse de Conférences (LTM-CNRS) - encadrante 

Madec Querré,  (STMicroelectronics) - encadrant industriel