Dépôt électrolytique de cuivre pour la fabrication des interconnexions dans les technologies sub-65 nm : étude de l'effet des additifs et de l'acidité des électrolytes sur le mécanisme de remplissage superconforme

par Sandrine Da Silva

Thèse de doctorat en Électrochimie

Sous la direction de Eric Chainet et de Paul Henri Haumesser.

Soutenue en 2006

à Grenoble INPG .


  • Résumé

    Le cuivre s'est imposé comme matériau conducteur face à l'aluminium pour la réalisation des motifs interconnexions en microélectronique, en vue d'améliorer les performances des circuits intégrés du fait de leur miniaturisation. Le procédé de dépôt électrolytique du cuivre doit permettre le remplissage de motifs d'interconnexions étroits. Il nécessite pour cela l'emploi d'une solution acide au sulfate de cuivre permettant un dépôt appelé superconforme, grâce à l'ajout d'additifs spécifiques dans l'électrolyte. Le travail de cette thèse porte sur l'évaluation des électrolytes de dépôt du cuivre afin d'améliorer les performances de remplissage des interconnexions. Pour cela, divers électrolytes provenant de deux fournisseurs de chimie sont testés. Ces électrolytes peuvent être classés en deux familles: les électrolytes « Low Acid » actuellement utilisés dans l'industrie, et les électrolytes « Medium Acid » qui présentent une teneur beaucoup plus élevée en acide sulfurique. Cette étude évalue principalement l'impact de cette acidité plus élevée sur l'action des additifs et le mécansisme de remplissage superconforme. Des mesures chronopotentiométriques sur électrode tournante montrent que les phénomènes d'adsorption et d'échange des additifs sont plus rapides en milieu plus acide. Une étude cinétique de remplissage de motifs de technologie 90 nm permet de comparer les performances des électrolytes: là encore, les électrolytes « Mediu Acid » démontrent une plus grande efficacité. Enfin, des tests en équipements industriels sur des plaques de 300 mm de diamètre pour des technologies sub-65 nm confirment ces résultats.

  • Titre traduit

    Copper electrochemical deposition for sub-65nm interconnect node : study of additives effects and electrolytes acidity on superfilling mecanism


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Copper replaced aluminium as a conducting material for the fabrication of interconnects in microelectronics, in order to improve the performances of integrated circuits. Copper electrodeposition process must allow the filling of narrow features and requires for that the use of an acidic solution of copper sulphate allowing a superfill behaviour. This filling mechanism is ensured thanks to the addition of specific additives in the electrolyte. The work of this thesis concerns the evaluation of copper electrolytes in order to improve the performances of interconnects filling. For that, various electrolytes coming from two suppliers of chemistries are tested. These electrolytes can be classified in two families: the Low Acid electrolytes currently used in industry, and the Medium Acid electrolytes which contain a much higher of sulphuric acid content. This study evaluates mainly the impact of this higher acidity on the action of the additives and the mechanism of superfilling. Chronopotentiometric measurements on rotating disc electrode show that the adsorption and exchange phenomena of the additives are faster in more acid medium. A kinetic study of filling of 90 nm node technology allows comparing the performances of the electrolytes : once again, the Medium Acid electrolytes show a greater efficacy. Lastly, tests on industrial tools on 300 mm wafer for sub-65 nm technologies confirm these results.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (205 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 179-185

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  • Bibliothèque : Université Grenoble Alpes (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque et Appui à la Science Ouverte. Bibliothèque universitaire Joseph-Fourier.
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  • Cote : TS06/INPG/0044
  • Bibliothèque : Université Grenoble Alpes (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque et Appui à la Science Ouverte. Bibliothèque universitaire Joseph-Fourier.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/INPG/0044/D

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2006INPG0044
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