Comme vu dans la FIGURE 5.c, ces résidus filiformes sont relativement petits ce qui les rend difficile à caractériser. De ce fait, l’analyse ToF-SIMS effectuée pour les gouttes noires dans la partie précédente n’a pas permis d’obtenir d’informations sur la composition de ces résidus filiformes.
Une analyse des résidus par spectroscopie Auger en vue de dessus a donc été tentée mais les résultats n’ont pas été concluants. Ces analyses semblaient cependant indiquer un enrichissement en oxygène au niveau des résidus au début de la mesure. Cela pourrait concorder avec les études de la littérature qui ont analysé des résidus similaires et ont trouvé qu’il s’agissait de SiO2 [5] [11] [12]. Ceci pourrait également expliquer pourquoi la mesure réalisée
ici n’a pas été possible. En effet, il est possible que la sensibilité du dispositif ne permette pas de détecter des résidus de SiO2 sur un substrat oxydé.
Dans la littérature, l’étude de Kadavanich et al. [2] a mis en évidence grâce à la spectroscopie Auger que les résidus sont composés de SiOx sans traces de carbone avec une
124 composition en silicium de 50%. Il a également pu montrer que les résidus sont plus oxydés que les zones implantées ce qui peut expliquer que le nettoyage humide à base de SPM-SC1 n’est pas suffisant pour les retirer. De plus, des résultats de nanoindentation ont permis de voir que les résidus sont très denses et adhèrent fortement au substrat ce qui rend difficile leur retrait par voie mécanique ou par la chimie SPM. Cependant contrairement aux résultats obtenus dans notre étude, ces mêmes résidus ont également été observés avec la chimie N2H2.
Un parallèle peut être fait entre les résidus observés dans cette étude après le retrait de résine et les résidus qu’il est possible d’observer après le retrait du masque en résine qui suit une étape de transfert par gravure plasma. Un exemple de formation de ces résidus pendant la gravure de l’aluminium est présenté par Akihiro et al. [13]. En effet, pendant cette gravure, des produits non volatils se déposent sur les flancs des motifs d’aluminium et du masque en résine formant ainsi des couches de passivation qui permettent d’assurer l’anisotropie du profil d’aluminium. Lors du retrait de la résine, souvent réalisé à base de plasma contenant de l’oxygène, les couches de passivation formées sur les flancs sont oxydées et restent en place (FIGURE 24). N’ayant plus de support physique, ces résidus s’affaissent au centre du motif de la même façon que sur la FIGURE 1.
FIGURE 24.Observation MEB en coupe d’un résidu après gravure issue de l’étude d’Akihiro [13] et
schématisation de leur formation
Cette similitude et le fait que des motifs de résine soient nécessaires pour observer ces résidus laissent à penser que les flancs de la résine après implantation ont un rôle dans la formation des résidus. L’analyse chimique des flancs de motif de la résine épaisse après implantation a donc été réalisée par spectroscopie Auger.
Dans un premier temps, l’analyse a été effectuée en vue de dessus (FIGURE 25) sur le sommet d’un motif de résine après implantation phosphore (1) et sur le substrat SiO2 implanté
(2). Les résultats montrent la présence de silicium au sommet du motif de résine implantée qui ne peut, a priori, ne provenir que du substrat. On peut aussi noter la présence de carbone sur la
125 zone implantée qui peut être dû au fait que la technique de caractérisation est très sensible à la contamination carbonée.
C (at%) O (at%) Si (at%) P (at%)
1 93,4 2,4 3,9 0,3
2 70 5,2 24,8 < 1%
FIGURE 25. Analyse par spectroscopie Auger en vue de dessus d’un motif de résine (point 1) et de la
zone implantée (point 2) après une implantation phosphore (80 keV 1E15 at/cm²)
Afin d’analyser plus finement les flancs du motif de résine après implantation, le même type d’analyse a été réalisé en inclinant l’échantillon. La FIGURE 26 présente les résultats obtenus avec une dose de phosphore de 1E15 atomes/cm². Plusieurs points de mesure ont été réalisés en haut (1 sur la FIGURE 26), milieu (2 et 4) et bas de motif (3). On remarque notamment une évolution de la quantité de Si présent sur les flancs selon la hauteur du motif de résine. Un 4ème point situé à la même hauteur que le second a été mesuré et les résultats obtenus sont très
proches de ceux obtenus au point 2. Ceci indique que la quantité de silicium le long des flancs du motif de résine est homogène.
C (at%) O (at%) Si (at%) P (at%)
1 94,2 2,2 3,4 0,2
2 92,9 2,6 4,3 0,2
3 88,0 2,5 8,8 0,6
4 91,0 3,4 5,1 0,4
FIGURE 26. Analyse du flanc d’un motif de résine implantée (P 80 keV 1E15 atomes/cm²) par
spectroscopie Auger en vue inclinée
Une analyse a aussi été réalisée avec une dose de phosphore supérieure (5E15 atomes/cm²) mais la même énergie. On observe donc sur la FIGURE 27 qu’avec cette dose, la quantité de Si présent sur les flancs du motif de résine est deux fois plus importante que pour une dose de 1E15 atomes/cm².
FOV: 2.5 µm 10.000 keV 2 3/16/2017 F 1 2 0.5 µm
126 C (at%) O (at%) Si (at%) P (at%)
1 86,8 4,4 8,4 0,3
2 84,3 4,7 10,6 0,4
3 84,2 5,8 9,5 0,4
4 83,9 5,0 10,6 0,5
FIGURE 27. Analyse du flanc d’un motif de résine implantée (P 80 keV 5E15 atomes/cm²) par
spectroscopie Auger en vue inclinée
Ces analyses ont donc permis de montrer la présence de Si sur les flancs de motif de résine et suggèrent que du silicium provenant du substrat est pulvérisé sur les flancs des motifs de résine pendant l’étape d’implantation.
Afin de mieux comprendre la présence de Si sur les flancs de la résine, le logiciel SRIM est utilisé pour simuler l’implantation des ions dans le substrat (TABLEAU 3). Ces simulations ont permis de montrer qu’effectivement des atomes de Si et O présents à la surface du substrat sont pulvérisés pendant l’étape d’implantation quelle que soit les conditions d’implantation utilisées. On remarque cependant que la quantité d’atomes pulvérisés est plus importante à une énergie de 9 keV avec le phosphore et l’arsenic et que l’arsenic induit une pulvérisation du substrat plus importante que le phosphore pour une même énergie d’implantation.
TABLEAU 3. Nombre d’atomes provenant du substrat (SiO2 sur Si) pulvérisés pendant l’étape
d’implantation
Ces simulations ont également été réalisées avec les conditions d’implantation de la résine épaisse et les deux valeurs de dose (TABLEAU 4). Il est clair que la quantité d’atomes pulvérisés provenant du substrat pendant l’implantation est environ quatre fois supérieure pour la dose la plus élevée ce qui est cohérent avec les analyses Auger des flancs de résine (FIGURE 25
et FIGURE 26).
Si (SiO2) O (SiO2) Si (Si)
P 4 keV 1,5E15 at/cm² 2,5E15 6,8E14 7,5E10
P 9 keV 1,5E15 at/cm² 2,9E15 8,2E14 9E11
As 4 keV 2E15 at/cm² 3,9E15 9,6E14 0
127
TABLEAU 4. Simulation SRIM du nombre d’atomes provenant du substrat (SiO2/Si) pulvérisés par l’implantation suivant la dose utilisée