Etude du depot de cuivre par mocvd pour les interconnexions des circuits a tres haute densite d'integration

par CHRISTOPHE MARCADAL

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Roland Madar.

Soutenue en 1997

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    Avec la reduction des dimensions des circuits integres, les metallisations usuelles a base d'alliages d'aluminium revelent des limitations, en ce qui concerne le temps de propagation du signal dans les interconnexions, ainsi que la duree de vie des circuits. Ceci justifie l'introduction dans les circuits, d'un nouveau type de metallisation, le cuivre. En effet, les proprietes intrinseques de celui ci (faible resistivite 1,67. Cm et bonne tenue aux phenomenes d'electromigration), permettront de depasser les limitations actuelles. Le but de cette these etait donc, la mise au point du procede de depot du cuivre, afin de permettre la realisation d'interconnexions cuivre, dans les circuits integres, en utilisant une architecture dual damascene. Le procede de depot developpe est le depot chimique en phase vapeur, a partir d'un precurseur organo metallique, le cupraselect. Cette etude a ete realisee sur un equipement de type industriel. Les principaux objectifs de cette etude etaient : * l'obtention d'une vitesse de depot pleine plaque superieure a 200 nm/mn. * le remplissage sans vide de motifs dual damascenes de facteur de forme eleves (>4). * l'optimisation de l'adherence de la couche de cuivre sur son substrat afin de permettre la realisation de l'etape de polissage mecano chimique necessaire la confection d'interconnexions en architecture dual damascene. Au cours de cette etude, le role de la vapeur d'eau, en temps qu'additif a ete mis en evidence, que ce soit lors de l'etape de nucleation du cuivre, mais aussi lors de la phase de croissance du depot. L'utilisation de la vapeur d'eau a permis l'augmentation de la vitesse de depot par un facteur 1,7. L'introduction d'un systeme d'injection liquide directe du precurseur, nous a permis d'atteindre apres optimisation des vitesses de depot elevees (>200 nm/mn) ainsi que de remplir des motifs de facteur de forme >4. Nous avons etudier l'effet de differents parametres sur l'adherence de la couche de cuivre sur son substrat, notamment l'effet d'une etape de recuit thermique. Cette etape a conduit a l'obtention d'une adherence suffisante pour permettre la realisation d'un polissage mecano chimique du cuivre. Enfin, cette etude a permis la realisation d'un niveau complet d'interconnexions (lignes et vias) cuivre en technologie dual damascene sur une serie de processeurs.


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Informations

  • Détails : 167 P.
  • Annexes : 67 REF.

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