Traitements plasmas post gravure pour l'intégration des matériaux SiOCH poreux dans les interconnexions en microélectronique

par Régis Bouyssou

Thèse de doctorat en Micro et nano-électronique

Sous la direction de Olivier Pierre Etienne Joubert.

Soutenue en 2009

à Grenoble 1 .


  • Résumé

    La miniaturisation des circuits intégrés permet à la fois d'augmenter les performances mais aussi de réduire leur coût. Cependant, cette réduction des dimensions provoque la prépondérance du temps de transit dans les interconnexions devant le temps de commutation des transistors. Ainsi, un matériau diélectrique de plus faible permittivité de type SiOC poreux est intégré malgré une sensibilité plus élevée au plasma de gravure. Ce travail de recherche s'intéresse au développement de procédés plasmas in situ réalisés après la gravure de l'empreinte de la ligne métallique dans le diélectrique poreux. Ces traitements, utilisant des chimies réductrices, oxydantes et à base d'hydrocarbures, ont pour but de 1) limiter la croissance de résidus qui provoquent parfois des pertes de rendement dans! le cas de l'utilisation d'un masque dur métallique et 2) limiter la diffusion de la barrière métallique en TaN/Ta. Cependant, ces traitements (NH3, 02, CH4, H2) ont été optimisés afin de ne pas augmenter la modification induite par l'étape de gravure seule. La caractérisation de la modification induite dans le diélectrique situé sur le fond et les flancs des lignes par les plasmas, été effectuée notamment en développant des techniques de caractérisation spécifiques. Ainsi, l'ensemble des traitements plasma induisent tous une couche modifiée dans le matériau avec des caractéristiques différentes sur le fond et les flancs (composition de surface, épaisseur, perméation. . . ). Le traitement à base de méthane limite la croissance de résidus sans modifier le diélectrique plus que l'étape de gravure. Ce procédé a été implémenté en production par l'entreprise

  • Titre traduit

    Post etch plasma treatments used for porous SiOCH materials integration for interconnects in microelectronics technologies


  • Résumé

    The decrease of the integrated circuits size lets to increase the performances and reduce the manufacture costs. However, this shrink causes the preponderance of interconnect delay compared to the transistor commutation time. Despite a high sensibility to plasma exposure, a porous SiOCH dielectric material with a lower k-value is implemented. This work focuses on the development of in situ plasma treatments performed after the etching of the imprint of metallic line into the dielectric material. These treatments, based on reductive, oxidizing and hydrocarbon chemistries, aim to 1) limit the residues formation in the case of a metallic hard mask which can cause yield losses and 2) limit the diffusion of the metallic barrier into the dielectric material. However, these treatments (NH}, O2, CH4, H2) have been optimized so as to not increase the modification induced by the etching step. The characterization of the dielectric material modification, induced by the treatments, at the bottom and the sidewalls of the trenches has been performed using new or optimized te<. . 1miques. Thus, with ail the plasma treatments, a modified layer is observed on both bottom and sidewalls of the trenches with different characteristics (thickness, permeation, surface composition. . . ). The methane based plasma treatment limits the growth of metallic residues without increasing the modification induced by the etching step. This treatment has been implemented in production at STMicroelectronics.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (197 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 214 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire Joseph-Fourier.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS09/GRE1/0277/D
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire Joseph-Fourier.
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  • Cote : TS09/GRE1/0277
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