Limites imposées par les procédés de gravure plasma lors de la réalisation d'une structure double damascène : rugosité en fond de ligne des diélectriques poreux et intégration des barrières auto-positionnées

par Fanny Bailly

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Christophe Cardinaud et de Thibaut David.

Soutenue en 2008

à Nantes .

  • Titre traduit

    Main challenges during plasma etching of a dual damascene structure for advanced notes : trench bottom roughness and integration of self-aligned barriers


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  • Résumé

    La diminution des dimensions et l'augmentation des densités d'intégration des composants microélectroniques rendent la fabrication des interconnexions, et en particulier ceux utilisant la structure double damascène, toujours plus délicate. Notre travail a été focalisé sur deux des difficultés rencontrées lors de l'étape de gravure : la rugosité du diélectrique en fond de ligne et l'intégration des barrières auto-positionnées à base de cobalt. Poreux, les diélectriques utilisés aujourd'hui sont sensibles aux procèdés de gravure en plasma fluorocarboné. Nous montrons en particulier que la rugosité de la surface augmente linéairement en fonction de l'épaisseur gravée. Une rugosité de fond de ligne importante peut cependant limiter les performances ou compromettre la fiabilité de la structure double damascène ainsi elle doit donc être minimisée. La diffusion dans le diélectrique poreux des atomes de fluor provenant du plasma a été identifiée comme responsable de cette rugosité : c'est donc cette diffusion qu'il faut limiter pour éviter une rugosité trop importante. Les barrières auto-positionnées à base de cobalt sont un moyen de minimiser l'électromigration du cuivre. Deux options sont envisageables en terme de schéma d'intégration : elles peuvent être conservées en fond de via ou gravées afin d'obtenir un meilleur contact électrique entre deux niveaux adjacents. Cependant, aucun plasma, en dehors d'une simple pulvérisation physique, n'a pu être identifié pour graver ces barrières en fond de via sans abîmer le diélectrique ou le cuivre environnants. Le métal ainsi pulvérisé vient de plus se déposer sur les flancs de la structure, limitant sa fiabilité. Ce résultat est à prendre en compte pour choisir le schéma d'intégration le plus favorable.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (310 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 289-310

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008 NANT 2126
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