Couches conductrices par voie organométallique pour les dispositifs 3D en microélectronique

Conductive layers by organometallic process for 3D devices in microelectronic

• Auteur / Autrice : Jérémy Cure
• Direction : Bruno Chaudret, Pierre Fau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organométallique et de coordination
• Date : Soutenance le 23/03/2015
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie de Coordination (Toulouse ; 1974-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie organométallique

Microélectronique

Mots clés libres

Nanoparticule

Organométallique

Microélectronique

Couche conductrice

Nanoparticle

Organometallic

Microelectronic

Conductive layer

Résumé

La recherche de nouvelles techniques de métallisation d’interconnexion 3D est nécessaire dans le cadre d’une miniaturisation de plus en plus accrue des dispositifs électroniques. De nouvelles techniques de métallisation en voie liquide reposant sur la chimie organométallique de complexes amidinate ont été optimisées. Ces procédés assurent la formation de couches fonctionnelles de silicate de manganèse jouant le rôle de barrière de diffusion et de couche conductrice de cuivre dans des structures 3D. Les mécanismes de dépôt ont été étudiés et révèlent la formation de nanoparticules métastables de cuivre au cours d’un dépôt par OMCLD. Par la suite, l’ajout d’une faible quantité d’un agent stabilisant additionnel (hexadécylamine), au cours de l’hydrogénolyse du précurseur, assure la stabilité de nano-icosaèdre et de nano-décaèdre métallique de cuivre. La comparaison des réponses plasmoniques expérimentales et simulées a permis de suivre la croissance de clusters d’oxyde de cuivre et de faire correspondre un plasmon localisé à 600 nm avec une monocouche complète d’oxyde en surface des nanoparticules. Enfin, la réponse plasmonique de nanocristaux d’argent a permis d’étudier les interactions dynamiques à l’interface entre la particule et son milieu environnant.

The research of new techniques of metallization for 3D silicon integration is necessary in the context of the constant miniaturization of electronics devices. A new liquid path metallization technique, based on organometallic chemistry of amidinate complexes, has been optimized in this work. These processes ensure the formation of functional layers of manganese silicate playing the role of barrier layer as well as the formation of copper films in 3D silicon structures. The deposition mechanisms have been studied and the key role of metastable copper nanoparticles during the OMCLD process is evidenced. Thereafter, an addition of a small amount of an additional stabilizing agent (hexadecylamine), during the hydrogenolysis of the precursor leads the stability of pure copper nano-icosahedron and nano-decahedron. The comparison between experimental and simulated plasmonic responses has permitted to follow the growth of copper oxide clusters on copper nanocrystals. The results indicate that a localized plasmon at 600 nm corresponds with a complete copper oxide monolayer. Finally, the plasmonic response of silver nanocrystals was used to study the dynamic interactions of organic ligands at the interface between the particle and its surrounding medium.