Procédé de dépôt de couche barrière-d'adhésion et de cuivre dans des structures 3D pour application microélectronique

par Kilian Piettre

Thèse de doctorat en Chimie organométallique et de coordination

Sous la direction de Bruno Chaudret et de Pierre Fau.

Soutenue en 2012

à Toulouse 3 .

  • Titre traduit

    Deposition process of diffusion-adhesion layers and copper films in 3D structures for microelectronic application


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  • Résumé

    De par sa forte conductivité électrique et bonne résistance à l'électromigration le cuivre est le matériau le plus utilisé en microélectronique pour la préparation de lignes conductrices. Différentes méthodes physiques (pulvérisation cathodique, évaporation sous vide) ou chimiques (électrolytique, electroless) sont utilisées pour former des interconnexions en cuivre dans les composants électroniques. De nouvelles contraintes de procédé sont récemment apparues avec le développement de l'empilement des composants sur plusieurs niveaux dans les circuits intégrés et la nécessité de déposer des couches conductrices dans des puits, des vias profonds, des tranchées. La chimie en phase liquide apparaît comme une approche technologique permettant de simplifier les procédés de dépôt de cuivre en microélectronique tout en atteignant des caractéristiques requises par les nouvelles contraintes (dépôts conformes dans les structures profondes 3D). La maîtrise des techniques de chimie moléculaire pour la synthèse de nouveaux précurseurs mais aussi les procédés de décomposition en milieu liquide pour la formation, soit de films métalliques, soit de nanoparticules, nous a permis d'étudier deux nouvelles voies de dépôt qui seront présentées dans ce manuscrit. Dans un premier temps, nous avons mené une étude approfondie sur un procédé de dépôt sur des substrats de SiO2/Si faisant appel à la décomposition d'un précurseur organométallique de cuivre solubilisé dans un précurseur de silice. Nous avons étudié le rôle d'un ajout contrôlé d'eau dans le milieu réactionnel sur la formation du film de cuivre. Nous présentons ensuite la synthèse de solutions colloïdales de nanoparticules de cuivre en présence de ligands organiques, et l'étude de leur stabilité vis à vis de l'exposition à l'air. Elles sont ensuite déposées par différentes méthodes sur des substrats fonctionnalisés par des dendrimères. Dans le dernier chapitre, nous présentons une méthode innovante de dépôt d'une couche barrière de diffusion puis d'un film de cuivre adhérent et conforme, le tout obtenu par la voie liquide organométallique.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (259 p.)
  • Annexes : Références bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2012 TOU3 0195
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