Les plasmas de haute densité, outils pour l’élaboration de dispositifs miniaturisés

Plasmas et gravure de motifs micro- et nanométriques

Au cours des quelques dernières années, les nouvelles exigences en matière de technologie des dispositifs et des nanodispositifs ont suscité l’élaboration (i) de nouveaux matériaux et de techniques originales pour les synthétiser et (ii) de méthodes innovantes permettant de reproduire dans ces matériaux des motifs à l’échelle micro- et nanométrique. En conséquence, les percées en haute technologie, comme par exemple en électronique et en photonique reposent sur les avancées dans ces domaines. A cet égard, le recours aux plasmas comme milieux actifs permettant d’effectuer un grand nombre des opérations liées à ces développements est crucial.

Depuis son introduction dans les années 70, la gravure par plasma est devenue la méthode dominante pour la reproduction de motifs de très faible dimension. Dans le seul cas de la microélectronique, les tailles des dispositifs sont passées des dimensions supérieures au micromètre du début des années 80 aux 0.15 mm et moins des circuits ULSI. L’extraordinaire succès de la gravure par plasma est principalement dû à la souplesse offerte par cette méthode quand il s’agit de transférer des motifs et de contrôler leurs profils dans une vaste gamme de matériaux inorganiques et organiques. Pour cette raison, en plus de la microélectronique, la gravure par plasma domine tous les secteurs requérant l’élaboration de micro- et nanostructures (photonique, composants RF, dispositifs biomédicaux, senseurs…). La tendance dans tous les domaines est à présent de repousser les limites de la technologie à des dimensions ultimes, compatibles avec le secteur émergent des nanotechnologies.

Notre contribution à ce domaine a débuté par la conception d’un réacteur nommé RCE-4 dont la particularité est d’utiliser des ondes de surface tout en fonctionnant en régime de basse pression. Ce plasma présente une souplesse de fonctionnement remarquable. Il peut être généré en présence ou non d’un champ magnétique axial qui permet au besoin de réduire les pertes de particules chargées et conséquemment d’augmenter leur densité. Les recherches se poursuivent donc aujourd’hui dans le but d’obtenir une bonne corrélation entre les paramètres souhaitables du plasma pour des caractéristiques optimales de gravure… Parmi les matériaux sur lesquels nous avons porté notre attention, notons les oxydes complexes utilisés pour les composants photoniques ou radiofréquences tels que le BaSrTiO₃, le SrTiO₃ et le VO₂. Ces travaux sont accomplis dans le cadre du regroupement stratégique Plasma-Québec (www.plasmaquebec.ca).

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