Bonjour. Je m'appelle Guy Burstein et je suis ingénieur R&D chez SCD, au sein du groupe de développement des procédés. Chez SCD, nous sommes spécialisés dans la production de détecteurs infrarouges, et l'une des étapes importantes de notre processus de fabrication est la gravure ionique réactive (RIE).
En gravure ionique réactive (RIE), de nombreux paramètres peuvent potentiellement affecter les performances de nos dispositifs, tels que la puissance ICP et RF, la température, la durée de gravure, etc. L'une des caractéristiques importantes des détecteurs infrarouges est le courant d'obscurité.
Dans ce travail, nous nous sommes concentrés sur l'optimisation des paramètres de gravure ionique réactive (RIE) afin de réduire le courant d'obscurité et d'améliorer les performances. Notre procédé RIE comprend deux étapes. Forts de notre expertise, nous avons réduit le plan d'expériences (DOE) à deux facteurs : la durée de gravure de l'étape 1 et celle de l'étape 2. Le DOE était limité à neuf plaquettes, et nous devions également tester la réponse non linéaire.
Nous avons commencé par créer un espace de conception dans la plateforme de conception DOE personnalisée de JMP, puis nous l'avons modifié manuellement pour l'adapter à nos besoins.
Avec deux facteurs continus et trois niveaux, on observe des expériences avec des niveaux élevés et faibles des facteurs, ainsi que leur combinaison aux extrémités. Il existe quatre points médians et un point central.
Cependant, nous savons que si la première étape est trop courte et la seconde trop longue, le courant d'obscurité risque d'augmenter fortement. Nous avons donc décidé d'utiliser l'expérience située en haut à gauche comme autre point central.
Concernant les réponses, nous avons créé des dispositifs de test à partir de nos plaquettes. Nous avons ensuite mesuré leur courant d'obscurité et obtenu des courbes I-V pour chaque dispositif. Nous nous intéressons ici à la valeur du courant d'obscurité dans la région stable, appelée plateau. Dans cette région, le courant d'obscurité varie peu. Notre objectif est d'obtenir la valeur la plus faible possible pour le courant d'obscurité sur ce plateau, ainsi que la durée la plus longue possible.
Après avoir terminé le DOE, nous avons prévu une étape de validation au cours de laquelle nous aurions trois plaquettes sur lesquelles nous pourrions créer de véritables détecteurs infrarouges dans les meilleures conditions que nous aurions trouvées lors du DOE.
Nous avons commencé à mener les expériences, et dès les premiers résultats, nous avons constaté que dans les expériences avec une deuxième étape de 15 minutes, le courant d'obscurité était significativement plus élevé que pour les expériences de 10 minutes.
À ce stade, nous avons décidé d'explorer des durées de gravure plus courtes plutôt que de poursuivre notre plan initial, basé sur des expériences de 20 minutes. On constate ici l'évolution de notre espace de conception grâce à ces nouvelles informations. Nous avons continué à mener des expériences et à obtenir davantage de résultats, ce qui nous a permis de comprendre l'influence de chaque facteur sur nos réponses.
On constate que, pour la première étape, il existe un temps optimal où le plateau est le plus long. Mais pour la seconde étape, à mesure que l'on réduit le temps de gravure, on observe que le courant d'obscurité continue de diminuer.
Cependant, nous ne pouvions pas éliminer complètement cette étape ; nous avons donc dû examiner plus en détail son influence sur le courant d'obscurité. Nous avons conclu qu'il nous fallait modifier la nature de notre gravure.
En gravure ionique réactive (RIE), deux composantes interviennent simultanément. En modifiant et en ajustant les paramètres, on peut orienter la gravure vers l'une ou l'autre. La première composante, chimique, consiste en la projection de radicaux issus du plasma sur le substrat. Ces radicaux réagissent à la surface, puis les produits de cette réaction sont évaporés et évacués de la chambre. La seconde composante, physique, met en jeu des ions accélérés qui, en bombardant le substrat, provoquent la gravure.
Dans notre cas, nous avons donc opté pour une gravure physique plutôt que chimique. Il nous restait alors une plaquette issue de l'expérience, que nous avons utilisée pour créer un dispositif de test dans ces conditions. Et c'est avec ce dispositif que nous avons obtenu les meilleurs résultats de toute l'expérience.
Nous passons à la phase de validation. Pour la première étape, nous avons conservé la durée optimale déterminée lors des essais initiaux. Pour la seconde étape, nous avons utilisé trois plaquettes : la première a été gravée pendant 10 minutes, la seconde pendant 5 minutes, et la troisième dans de nouvelles conditions, avec une gravure plus poussée. On constate ici que la réduction du temps de gravure lors de la seconde étape diminue le courant d'obscurité. Avec les nouvelles conditions, et une gravure plus poussée, le courant d'obscurité diminue encore davantage.
En conclusion, ce travail a démontré l'importance de l'expérience et des connaissances en ingénierie pour le choix des facteurs et de leurs niveaux optimaux dans le cadre d'un plan d'expériences (DOE). Il est essentiel de rester ouvert d'esprit et d'adapter son plan en fonction des nouvelles informations. Le DOE s'avère un outil puissant, non seulement pour l'optimisation des processus, mais aussi pour l'approfondissement des connaissances et une meilleure compréhension de ces processus. Enfin, l'objectif principal de tout DOE ou expérience doit être l'acquisition d'une compréhension plus fine, et non la simple représentation graphique des données.
Je tiens à remercier mes collègues pour leur aide dans la réalisation de ces expériences, ainsi que SCD pour m'avoir permis de présenter ces travaux. Si vous avez des questions, je serai ravi de vous rencontrer lors de la conférence. Merci.
