Effet de recuits thermiques sur des diélectriques à faible permittivité pour des applications Back-End-of-Line intermédiaire en vue d'une intégration 3D séquentielle

par Sylvain Beaurepaire

Projet de thèse en Nano electronique et nano technologies

Sous la direction de Ahmad Bsiesy, Chloé Guérin et de Vincent Jousseaume.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire des Technologies de la Microélectronique (laboratoire) depuis le 01-01-2016 .


  • Résumé

    L'utilisation de diélectriques à faible permittivité (low-k) devient nécessaire pour les intégrations de type 3D monolithiques, notamment comme couche diélectrique d'isolation susceptibles de tenir des budgets thermiques élevés (traitement à des températures > à 550°C). Les matériaux low-K «classiques » (du type SiOCH ou SiCNH) ne remplissent à priori pas ces spécifications. L'objectif principal de la thèse est de développer et d'étudier de nouveaux matériaux low-k possédant de meilleures stabilités en température (oxycarbosilanes, organosilicés dopés au bore). En parallèle, une étude approfondie sera conduite sur l'évolution de défauts (liaisons pendantes, liaisons fortement polarisables, …) suite au traitement thermique. En effet, ces défauts jouent un rôle important dans les caractéristiques électriques du matériau (courant de fuite, fiabilité). Des techniques d'élaboration de matériaux seront mises en œuvre ainsi qu'un ensemble de moyens d'analyses physico-chimiques (ellipsométrie, XRR, FTIR, RMN du solide).

  • Titre traduit

    Effect of thermal annealing on low-k dielectrics for iBEOL in view of 3D sequential integration


  • Résumé

    3D monolithic integration is becoming a new challenge towards developing advanced integrated electronic devices. One of the main key process is to obtain low dielectric constant materials (low-k) able to ensure the classical role of electrical insulator between different stacked conducting layers, but that can withstand high processing temperatures (> 550°C). The “classical” low-K materials cannot fulfill these requirements. The main aim of this thesis is to develop such materials by using appropriate doping of classical low-k materials that can show enhanced thermal stability. In particular, a study will be conducted on the evolution, after thermal processing, of point defects density such as dangling bonds and highly polarizable bonds. Indeed, these defects play a major role in determining the electrical characteristics of the low-k material (leakage current, reliability,…). Chemical vapor deposition techniques will be used to grow the low-k material, and a number of structural and compositional analysis techniques will be used to get access to the material characteristics (elliprometry, XRR, FTIR, RMN).