ANR JCJC BOREAL

Dates :
Du 01/03/2027 au 28/02/2031

Coordinateur du projet :
Rim ETTOURI (MC UNIV), équipe PCM

Personnels IMN impliqués :
Ahmed RHALLABI (PR UNIV), Aurélie GIRARD (MC UNIV), Doctorant à venir, Master à venir

Optimisation du procédé Bosch de gravure plasma réactive par intelligence artificielle pour des applications cryogéniques

Le projet BOREAL ambitionne de mieux comprendre et maîtriser la gravure profonde du silicium par plasma à température cryogénique (autour de -100°C).

La fabrication en trois dimension de microsystèmes, de capteurs ou encore de composants électroniques nécessite notamment de réaliser des structures profondes et très fines dans le silicium. Les procédés de gravure utilisés pour les fabriquer  actuellement demeurent difficiles à ajuster. De simples variations dans les conditions peuvent ralentir la gravure voire générer des défauts comme des parois irrégulières.

Le fonctionnement à température cryogénique peut permettre d’obtenir des profils de gravure plus lisses et mieux contrôlés. En revanche, les mécanismes d’interaction entre le plasma et la surface du silicium deviennent alors particulièrement importants. BOREAL associera expériences, simulations physiques et méthodes d’intelligence artificielle pour mieux comprendre ces phénomènes et en prédire les effets.

Le projet explorera l’ensemble du procédé. Celui-ci partira de la création des espèces réactives dans le plasma jusqu’à leur transport vers le silicium. Il suivra également leurs interactions avec sa surface. Les structures obtenues seront caractérisées de manière à analyser leur forme, leur profondeur et la qualité de leurs parois. Une attention spéciale sera aussi portée aux fines couches protectrices. Ces dernières se forment temporairement sur les parois au cours du procédé et jouent un rôle essentiel dans le contrôle de la gravure.

Les résultats issus des simulations et des expériences serviront par la suite à entrainer des modèles d’intelligence artificielle. Ces derniers permettront d’estimer rapidement l’influence des principaux paramètres des procédés. Ces modèles pourront  étudier la pression, les puissances appliquées ou encore la durée des différentes étapes du procédé.

L’objectif final du projet est de développer un démonstrateur de jumeau numérique, autrement dit une représentation virtuelle du procédé. Celui-ci sera capable de relier les paramètres opératoires de la machine aux résultats attendus. La vitesse de gravure, la profondeur obtenue ou la qualité des parois pourront être examinées.

Cet outil permettra aux chercheurs et ingénieurs d’identifier plus rapidement les meilleures conditions de fabrication. Le nombre d’essais expérimentaux longs et coûteux pourront ainsi être limités.

Légende : Principe du jumeau numérique développé dans BOREAL : combinaison de simulations multi-échelles, de données expérimentales et d’intelligence artificielle pour prédire et optimiser la gravure profonde cryogénique du silicium.