Présentation en salle blanche du DRFMC/SPSMS CEA- Grenoble + quelques exemples de réalisations

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Chrystelle Bernier
il y a 6 ans
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1 Jean-Luc THOMASSIN Technicien au CEA-G (DRFMC) Présentation en salle blanche du DRFMC/SPSMS CEA- Grenoble + quelques exemples de réalisations

2 Ce qu on fait : Etudier des phénomènes à très basse température sur des dispositifs de dimensions mésoscopiques. Pour cela, les études sont faites sur des échantillons réalisés en collaboration avec d autres équipes (LETI, CNRS, ST...) mais aussi sur des échantillons élaborés dans notre propre salle blanche au Département de Recherche Fondamentale sur la Matière Condensée du CEA-Grenoble. Nos moyens d élaboration d échantillons : Dans une salle blanche classe 1000/10000, de 150m 2, nous avons à notre disposition pour réaliser des échantillons : - Groupes de dépôt par pulvérisation cathodique ou canon à électrons. - Gravure humide et gravure «sèche» : Usineur et GIR. - Lithographie optique sur des substrats de 3 maximum. - Lithographie électronique simple avec un MEB avec un système Raith ELPHY QUANTUM

3 L orientation technologique choisie : Historiquement, nous faisons principalement des dépôts par pulvérisation cathodique : Les principaux matériaux déposés sont : * Les isolants : SiO 2, MgO * Les métaux «normaux» : Ti, Au, Cu, Mo, Al et son oxyde * Ferromagnétique : Cu-Ni * Les supraconducteurs : Nb,NbN, Al, YBaCuO Nous faisons peu de canon à électron ( pour le moment) ce qui nous a amené à développer une «technologie verticale» en utilisant des techniques de replacement que nous offrent la lithographie optique et que l on va essayer de développer en lithographie électronique.

Pour faire cela on utilise essentiellement des techniques de gravures ou lift off : Lithographie optique : Les limites : taille des motifs 1µm replacement 2µm - Principales résines utilisées : *

4 Pour faire cela on utilise essentiellement des techniques de gravures ou lift off : Lithographie optique : Les limites : taille des motifs 1µm replacement 2µm - Principales résines utilisées : * AZ5214E : positive - négative * AZ1512HS : positive. * S1813 (Shipley) - Développeur : AZ 351B - Aligneur : MJB3 de chez Karlsuss MA-750 (nouvel appareil) Gravure humide et gravure «sèche» : - Chimique : Cu, Si, Au - Usineur ionique avec Ar ou Xe : Cu, Nb - GIR avec SF 6, O 2 : Nb, Si, SiO 2

5 Lithographie électronique : Les moyens : Notre MEB : C est un AKACHI DS-130S - 2 chambres d observation : - filament en tungstène (possibilité de LaB6) - tension maxi : 40KV - Cage de faraday placée dans la colonne. - Beam-blanker Pour insolation : - Système Elphy Quantum de chez Raith avec platine motorisée. Limite de déplacement : 34mm en X et 20mm en Y

6 Choix des résines : Les critères de choix dans ordre : - Prix compatible avec un labo de recherche. - Résolution. -Usuel. - Tenue au process (gravure - lift-off - dépôt) Remarque générale : il ne faut pas que les étapes de lithographie détériorent la qualité des couches déposées et processées. Par exemple, la supraconductivité des matériaux est-elle toujours conservée?

7 Les résines utilisées (1): PMMA 950K 2% et 4% de ALLRESIST dans Lactate d Ethyle : * Tension de 20 à 30KV. dose 220µC/cm2 - Résine positive + les plus : Haute résolution - le standard -prix - les moins : Sa tenue au process (Mauvais résistance à la gravures sèche). - non compatibilité avec l eau - peu sensible (temps exposition) * Vitesse de gravure de la résine : - GIR : 100nm/mm - Usineur : 20nm/mm -Développement : MIBK:IPA 30s UV3 (Shipley) : * Tension de 40KV dose moyenne 15µC/cm2 - Résine positive et par activation + les plus : résine DUV utilisé au LETI - sensibilité - tenue au process. - les moins : plus difficile à utiliser - effet de proximité plus important. moins bonne résolution que le PMMA. - Développement : LDD24W (Shipley) 50s

Les résines utilisées (2): Sumitomo NEB22 : Résine négative par activation * Tension de 40KV dose moyenne 50µC/cm2 + les plus : résine DUV utilisé au LETI - sensibilité -

8 Les résines utilisées (2): Sumitomo NEB22 : Résine négative par activation * Tension de 40KV dose moyenne 50µC/cm2 + les plus : résine DUV utilisé au LETI - sensibilité - tenue au process. - les moins : Très cher. -Développement : MF 702 (shipley) Exemple de résultats obtenues : Méandre en Cu sur SiO 2 /Si avec gravure du cuivre à l usineur (Ar)

9 Exemples de réalisations : Ligne de 100nm en UV3 Gravure du Si au GIR ligne de 300nm Réalisé par Thomas Charvolin (DRFMC/SP2M) Méandre en Ti/Au fait en lift off après un litho avec UV3 puis reprise de contact en litho optique

10 Perspectives : Evolution à court terme : - Réception d un nouveau bâti de pulvérisation plus particulièrement destiné au isolant (SiO 2,Si 3 N 4 et Al 2 O 3 ). - Remise en route d un canon à électron. En lithographie électronique ce que nous voudrions faire : - Essai de bi-couche MMA/PMMA (stage IUT). - Lift-off du Nb en pulvérisation avec PMMA ou UV3? - Intégrer le plus rapidement possible une étape de lithographie électronique aux procécc désess optiques.

11 Contact : flefloch@cea.fr ou jthomassin@cea.fr Questions?...

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