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Science et ingénierie des matériaux et des procédés

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Soutenance de Mohamed Aimadeddine

Mis à jour le 8 septembre 2008
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Intégration et caractérisation de diélectriques poreux à très basse permittivité pour les interconnexions de circuits cmos sub-45nm

lundi 7 Avril 2008 (Direction Yves Brechet, fabien Volpi et Vincent Arnal (STMicro))

Résumé Afin de satisfaire aux besoins des performances des circuits CMOS sub-45nm, les diélectriques SiOCH poreux à très basse permittivité (k 2.5) sont intégrés comme isolants entre les lignes d interconnexions des transistors. Cependant, les procédés élémentaires d intégration damascène entraînent des modifications physico-chimiques de ces matériaux, altérant leur performance et leur fiabilité après intégration. Pour pallier ces problématiques d intégration, des traitements de fiabilisation des interfaces poreuse sont envisagés. Dans un premier temps, les modifications physico-chimiques du diélectrique poreux dues aux procédés d intégration élémentaires sont analysées. L hydrophilisation des interfaces poreuses ainsi que leur perméabilité aux précurseurs de dépôts des barrières métalliques sont démontrés. Dans un second temps, deux approches de fiabilisation des interfaces poreuses, basées soit sur des traitements plasma (de type réducteur ou oxydant), soit sur le dépôt d une couche diélectrique interfaciale, sont étudiées. L impact des différents traitements de fiabilisation sur les performances et la fiabilité des interconnexions est examiné. L effet bénéfique sur la fiabilité diélectrique des traitements réducteurs à base de NH3 et CH4 ou encore d une couche diélectrique interfaciale de type SiO2 est démontré. Enfin, le comportement électrique intrinsèque d une structure d interconnexions après l intégration d un diélectrique poreux est abordé. L effet de la porosité du diélectrique SiOCH sur le mécanisme de conduction ainsi que sur le claquage diélectrique après intégration est analysé. La corrélation entre la profondeur de pièges et le claquage diélectrique est abordée.

Mots clé Microélectronique, Interconnexions, Damascène, Intégration, SiOCH poreux, Plasma, Modification physico-chimique, Performance électrique, Fiabilité diélectrique, Mécanisme de conduction.


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mise à jour le 8 septembre 2008

Univ. Grenoble Alpes