Modélisation multi-échelle du comblement par LPCVD de tranchées profondes pour la fabrication de nouveaux composants de puissance

National audience ; Plus que jamais, accroître simultanément le niveau d'intégration et les performances des composants microélectroniques présente un enjeu majeur pour les praticiens du domaine. Dans le cas des capacités, une solution efficace pour réduire l'aire d'occupation en surface du substrat tout en conservant de fortes capacitances est de fabriquer des structures à trois dimensions, impliquant la gravure puis le comblement de tranchées profondes dans le volume des plaquettes de silicium. La fabrication de ces capacités 3D implique en particulier le dépôt par LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) de silicium polycristallin, de nitrure de silicium, de silicium dopé in situ au bore et au phosphore, dans des tranchées de largeur micronique à très fort rapport de forme (le rapport de la largeur sur la profondeur des gravures peut excéder 50).Les procédés de LPCVD industriels permettent actuellement de traiter simultanément jusqu'à 200 plaquettes pré-gravées de 20 voire 30 cm de diamètre. Parvenir à combler de façon conforme, c'est-à-dire sans laisser de vide, et avec une bonne uniformité en termes d'épaisseur déposée, de composition chimique et de structure cristalline, de telles microstructures, à la fois suivant leur profondeur et en tout point de la charge de plaquettes, présente un enjeu technologique important.C'est dans le but d'accélérer la phase de mise au point et d'industrialisation de ces procédés LPCVD pour le comblement de tranchées profondes qu'une étude de modélisation multi-échelles a été engagée. Cette étude vise à développer un ensemble auto-cohérent de modèles permettant de représenter localement les phénomènes physico-chimiques en jeu, de l'échelle du réacteur jusqu'à celle de la tranchée, en vue de disposer d’outils performants de simulation et d’optimisation du comportement du procédé.Dans un premier temps, un modèle de simulation du réacteur a été mis au point sur la base du code de CFD Fluent, qui permet d’accéder aux cartes de vitesses d’écoulement, de température, de ...