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Développement de procédé de lithographie avancée par auto-assemblage de copolymères à bloc de haute résolution

Publié le 6 février 2023
Développement de procédé de lithographie avancée par auto-assemblage de copolymères à bloc de haute résolution
Référence3386317
Domaine scientifiqueMatériaux
SpécialitéSciences et technologie des matériaux
Moyens
"L’autonomie, un bon sens de la communication et du relationnel seront des plus appréciés pendant le bon déroulement de ce stage.Une expérience sur les techniques de fabrication et de caractérisation en salle blanche sera appréciée."
Compétences Informatiques
-
Mots clésMicroélectronique, chimie des matériaux, polymère
Durée du stage6 mois
LieuGrenoble
LocalisationRégion Rhône-Alpes (38)
FormationIngénieur/Master
Niveau d'étudeBac + 4/5
Thèse possible1
Date de diffusion 
Description du stage
"La lithographie conventionnelle, utilisée pour la fabrication des circuits intégrés, a montré aujourd'hui ses limitations en termes de résolution pour les nœuds technologiques avancés (sub-7nm). D'autres techniques alternatives de patterning sont donc développées afin de pouvoir imprimer des motifs de dimensions plus agressives et augmenter ainsi la densité d'intégration de circuits sur la plaque, ce qui permettra d'atteindre de meilleures performances tout en réduisant le coût de fabrication. Parmi ces techniques, la lithographie par auto-organisation de copolymères à blocs (appelée DSA = Directed Self-Assembly) semble être une approche prometteuse qui permet de poursuivre cette course à la miniaturisation avec un procédé simple et peu coûteux. En DSA, la limite de résolution est plutôt gérée par la chimie des copolymères à blocs (leurs propriétés intrinsèques: longueur de chaîne de polymère, paramètre d'interaction Chi...). Récemment, une nouvelle génération de matériaux, appelé HighChi, est introduite au procédé DSA afin de répondre aux besoins des nœuds sub-7nm qui exigent des dimensions critiques (CD et pitch) en dessous de 10nm pour les motifs de type ligne/espace.Ces matériaux ont montré leur capacité à s'auto-organiser en nanodomaines de période naturelle allant jusqu'à 5nm. De plus, le contraste chimique différent entre les constituants de ces matériaux permet de réduire la rugosité de motifs et offre aussi une meilleure sélectivité lors du transfert par gravure aux sous-couches adjacentes. Cependant, certaines contraintes doivent être respectées afin de démontrer l'intégration des matériaux HighChi dans un procédé CMOS. Ces contraintes concernent essentiellement le contrôle d'alignement des domaines, le taux de défectivité, le temps de procédé et la compatibilité avec les règles de dessin des circuits intégrés.L'objectif de ce stage est de développer un procédé DSA à base de matériaux highChi qui sera compatible avec le procédé CMOS en vue d'une application industrielle. Différentes chimies de matériaux (organique ou non-organique) et différents approches d'auto-organisation (par recuit thermique ou sous vapeur de solvant) seront investiguées. La compréhension des mécanismes d'auto-organisations couplées aux interactions des chaînes de polymère avec le substrat sera d'abord nécessaire pour contrôler l'orientation des nano-doamaines. Pour cela, plusieurs types de caractérisations morphologiques et structurales seront utilisés : microscopie électronique, ellipsométrie, AFM, mesure d'angle de goutte, etc. Les paramètres mis en jeu au cours du procédé DSA seront ensuite optimisés afin de déterminer les meilleures performances atteintes par les matériaux highChi en termes d'uniformité, rugosité et défectivité des motifs et les comparer aux recommandations ITRS."
Email tuteurmaxime.argoud@cea.fr

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