Influence de deux additifs organiques sur l'électrodéposition du cuivre : la thiourée et la saccharine

par Magali Quinet

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jean-Yves Hihn.

Soutenue en 2008

à Besançon , en partenariat avec Université de Franche-comté. UFR des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Depuis plusieurs années, le cuivre remplace l'aluminium dans les circuits intégrés : le procédé Damascène est le plus employé pour obtenir des interconnexions très performantes. Des tranchées sont réalisées dans un isolant dans lequel du cuivre est déposé. Pour améliorer les propriétés des revêtements, l'ajout de faibles quantités d'additifs est nécessaire. Ces molécules peuvent augmenter la dureté, la résistivité, la brillance, diminuer la rugosité, modifier la structure, la morphologie des revêtements. L'additif organique le plus utilisé dans le cas du cuivre est la thiourée. Un autre additif, la saccharine, utilisé dans le cas de l'électrodéposition de cobalt et de nickel, est également étudié. L'objectif est de montrer l'influence des deux additifs organiques sur l'électrodéposition du cuivre en étudiant à la fois les réactions électrochimiques possibles et les premiers instants d'électrodéposition du cuivre. Deux approches ont été réalisées. La première a consisté à ajouter les additifs dans le bain électrolytique, et de tracer des courbes de polarisation, des chronoampérométries et des images AFM. Ces méthodes ont permis d'observer que la saccharine a peu d'effet, par contre la thiourée modifie les processus UPD et OPD du cuivre. Dans la deuxième approche, seule l'influence de la thiourée a été étudiée. Une adsorption préalable de celle-ci sur la surface métallique a été effectuée avant d'étudier la réduction des ions cuivriques. La présence d'une monocouche de thiourée sur le substrat de platine a été mise en évidence par des spectres XPS. Cette monocouche inhibe la cinétique de réduction des ions CU2+ et influence l'électrocristallisation du revêtement de cuivre.

  • Titre traduit

    Influence of two organic additives on copper electrodeposition : thiourea and saccharin


  • Résumé

    For several years, copper has replaced aluminium in the integrated circuits. The Damascene process is the most employed to obtain very powerful interconnections. For example, trenches are carried out in a dielectric in which a metal is deposited. To improve the coating properties, the addition of small quantity of additives is necessary. These molecules can increase hardness, resistivity, brightness, decrease roughness, modify the structure, the morphology of the coating. Thiourea is one of the most common organic additives used in copper electrodeposition. Another additive, saccharin, used in the case of nickel and cobalt coatings, is also studied to allow a comparison. The objective is to show the influence of the two organic additives on the copper deposition by studying at the same time the electrochemical reactions and the initial stages of copper electrodeposition. Two approaches were considered. The first stage is the addition of additives in the electrolytic bath in order to study polarisation and chronoamperometric curves and AFM pictures. These methods allowed to observe that saccharin has little effect, however thiourea modifies UPD and OPD copper depositions. In the second approach, only the influence of thiourea was studied. A preliminary adsorption of this one on metal surface was carried out before studying the reduction of cupric ions. The presence of thiourea monolayer on platinum substrate was highlighted by XPS spectra. This monolayer inhibits the reduction kinetics of cupric ions and influences the electrocristallisation of copper coating.

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La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (204 p.) ; 30 cm
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Bibliographie p. 173-179

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Bibliothèque universitaire Sciences - Sport (Besançon).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : SCI.BESA.2008.35
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