Etude du depot mocvd de tin et de son integration comme materiau barriere pour la metallisation cuivre

par EMMANUEL RICHARD

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Roland Madar.

Soutenue en 1998

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Avec la reduction des dimensions caracteristiques des circuits integres, il est necessaire de diminuer les capacites entre lignes d'interconnexions ainsi que leurs resistances et d'ameliorer la fiabilite des interconnexions. L'introduction d'une metallisation cuivre permet de depasser les limitations actuelles. Cependant, l'integration du cuivre dans des structures d'interconnexions necessite l'introduction de nouveaux materiaux. Ces couches d'interface doivent verifier les proprietes suivantes : * empecher la diffusion du cuivre dans le silicium et dans les dielectrique meme pour des epaisseurs de films inferieures a 20 nm * avoir une faible resistivite (<300cm) * etre une couche d'interface assurant l'adherence du cuivre sur son substrat, permettant ainsi d'utiliser le polissage mecano-chimique lors de la fabrication des interconnexions en architecture double damascene * conformite de la couche deposee sur des motifs de facteurs de forme elevee (>4) le nitrure de titane (tin) est utilise couramment comme materiau barriere de diffusion et comme couche d'adherence dans l'industrie des semi-conducteurs. Le depot pvd de tin ne permet pas d'obtenir une bonne conformite de la couche deposee sur des motifs a facteurs de forme eleve. Le depot de tin par cvd a partir d'une chimie inorganique conduit a des couches a resistivites importantes contenant un pourcentage de chlore eleve a des temperatures inferieures a 500c. Au cours de cette etude, nous avons evalue et optimise un nouveau procede de depot cvd qui consiste a repeter de facon recurrente un depot pyrolytique du tin a partir d'un precurseur organometallique, le tetrakis (dimethylamino) titane (tdmat) et un traitement du film avec un plasma n#2/h#2. Les parametres de l'etude sont l'epaisseur initiale de la couche avant le traitement plasma (5 et 10 nm), la puissance du plasma et de la duree du traitement. Une correlation a ete realisee entre les performances en tant que couche barriere a la diffusion du cuivre et couche d'adherence, et les caracteristiques intrinseques du materiau tin.


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  • Détails : 180 P.
  • Annexes : 105 REF.

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