Élaboration de nouveaux conducteurs à base de nanotubes de carbone pour connexions inter-niveaux

• Auteur / Autrice : Martin Dubosc
• Direction : Christophe Cardinaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux. Plasma, couches minces et nanostructures
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dépôt chimique en phase vapeur activé par plasma

Plasmas froids

Nanotubes

Résumé

Ces travaux portent sur l’élaboration des nanotubes de carbone (NTC) par procédé plasma pour leur intégration dans les connexions inter-niveaux des futurs circuits intégrés. L’étude concerne l’ensemble des étapes technologiques permettant cette intégration. Une attention particulière est portée sur la compatibilité des architectures des dispositifs et des matériaux utilisés avec les procédés industriels en microélectronique. Le dépôt sélectif de catalyseur métallique par électrochimie et surtout la croissance de nanotubes de carbone in situ par PECVD à basse température sont au centre de ces travaux. L’influence de différents paramètres (nature chimique de l’interface substrat-électrolyte, surpotentiel, durée) du procédé d’électrodépôt est évaluée en vue de réaliser le dépôt de particules métalliques de morphologie propice à la croissance de NTC sur les substrats d’intérêt technologiques. L’étude portant sur la croissance de NTC par PECVD est dédiée à l’optimisation du procédé afin qu’il respecte le cahier des charges de l’industrie microélectronique. Ce travail a nécessité la compréhension des phénomènes mis en jeux lors de la croissance ainsi que l’impact des différents paramètres du plasma sur les structures synthétisées. Grâce à ces travaux d’optimisations, nous avons réalisé la synthèse de NTC dans un dispositif d’interconnexion caractéristique des technologies actuelles. Ce manuscrit présente une solution innovante d’intégration des NTC comme matériau conducteur pour les interconnexions en terme de matériaux et de procédés.

This manuscript focuses on the carbon nanotubes (CNT) synthesis by a plasma process for their integration as conductive material in interconnects of future integrated circuits. The study covers all integration technological steps that allow integration. A particular attention is paid to devices and architectures compatibility with industrial processes used in microelectronics. The selective catalyst deposition using electrochemistry and the growth of carbon nanotubes by PECVD at low temperatures are the essential parts of this work. The influence of different parameters (chemical nature of the interface substrate-electrolyte, overpotential, duration) of the electrodeposition process is evaluated in order to achieve the deposition of metallic particles with morphologies suitable for CNT growth on technological interesting substrates. The study dedicated to the CNT growth by PECVD focuses on the process optimization to meet the specifications of the microelectronics industry. This work has required the understanding of the phenomena that take place during the CNT growth and the impact of various plasma parameters on the synthesized structures. Taking benefits of these optimization works, the CNT synthesis is performed in a typical interconnects architecture of current technologies. This paper presents an innovative solution for integrating CNT as conductive material for interconnections in terms of materials and processes.