Caractérisation et modélisation thermomécanique des couches d’interconnexions dans les circuits sub-microélectroniques

par Nathalie Cherrault

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Jacques Besson et de Marie-Hélène Berger.

Soutenue en 2006

à Paris, ENMP .


  • Résumé

    Le cuivre et des diélectriques à faible permittivité, appelés diélectriques « low-k », ont remplacé l’aluminium et l’oxyde de silicium dans les interconnexions afin de diminuer le temps de réponse des circuits submicroniques. Cependant, les problèmes de fiabilité mécanique risquent d’augmenter. Il est nécessaire de comprendre le comportement de ces structures lors de sollicitations thermomécaniques. Ce travail repose sur un couplage entre la modélisation par éléments finis, des caractérisations mécaniques et des analyses microstructurales. Les caractéristiques mécaniques de films diélectriques ont été déterminées. La tenue mécanique des différentes interfaces a été mesurée. Un modèle par éléments finis a été développé afin d’évaluer les contraintes thermomécaniques dans les interconnexions. La loi de comportement des différents films a été déterminée. Une modélisation séquentielle a permis de prendre en compte le procédé de fabrication des interconnexions.

  • Titre traduit

    Characterization and thermomechanical modeling of interconnects in submicroelectronic circuits


  • Résumé

    The introduction of copper and low-k dielectric materials in interconnects, to replace aluminium and SiO2, enables to reduce the RC delay and to improve the performance of submicron circuits. However, it is accompanied by an increase in mechanical reliability risks. A thorough understanding of the thermomechanical behavior of the backend structure is therefore essential. This study is done by coupling finite element modeling with mechanical and microstructural characterization. Mechanical properties of dielectric films have been measured. Interfacial adhesion of films has been studied. A finite element model has been developed to evaluate thermomechanical stresses in interconnects. The constitutive equation of all the materials has been extracted. A sequential process modeling technique has been used to simulate the process steps involved during the manufacturing process.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 286 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 153 réf.

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