Optimisation du procédé de dépôt CVD du cuivre et intégration de la métallisation cuivre en technologie d'interconnexion 0. 18 µm
Institution:
Grenoble INPGDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This manuscript reports on Cu-CVD metallisation with TiN-CVD barrier and its integration in dual Damascene interconnects for 0. 18 µm technology and below. Copper integration implies the control of several parameters as metal deposition in patterned features with high aspect ratio, including the preliminary deposit of a barrier to avoid copper diffusion. After a short introduction on the growing importance of interconnects on the performance of interconnects on the performance of advanced integrated devices, the choice and the optimization of Chemical Vapour Deposition processes for both TiN diffusion barrier and Cu are addressed. Process performance are evaluated on interconnect structures and compared to other deposition processes. Interaction of other processes involved during integration with copper metallization is then studied and the metal and dielectric processes optimized in realistic conditions. Contamination effects on thin films deposited materials properties and their interface are shown to be critical for interconnect performance. Finally, the possibility to use Cu-CVD/TiN-CVD metallization with SiO2 dielectric material as insulator is demonstrated. Industrials generally begin copper integration in 0. 18 µm technology with Cu-ECD/Cu-IMP/Cu-TaN-IMP metallization; changes involved by this metallization choice are investigated in the last chapter and advantages of Cu-CVD/TiN-CVD metallization for more advanced technologies are evidenced
Abstract FR:
Ce travail de thèse porte sur l'étude de la métallisation Cu-CVD avec une barrière TiN-CVD et son intégration dans des structures d'interconnexions double damascène en technologie 0. 18 µm et inférieure. Il concerne l'aspect matériau des interconnexions. L'intégration du cuivre impose la maîtrise de plusieurs paramètres tels que le dépôt de la métallisation dans des motifs graves à hauts facteurs de forme, comprenant le dépôt préliminaire d'une barrière à la diffusion du cuivre. Après une introduction sur l'importance croissante des interconnexions sur la performance finale des circuits intégrés avancés, une première partie du rapport de thèse portera sur le choix et l'optimisation de procédés chimiques en phase vapeur pour le dépôt de la barrière de diffusion TiN et le dépôt du Cu. Leurs performances seront évaluées sur des structures d'interconnexions et comparées à d'autres procédés de dépôt. Par la suite, nous tiendrons compte des conditions réelles d'intégration pour l'adaptation et l'optimisation des procédés de dépôts métal et diélectrique. Nous mettrons notamment en évidence les effets de contamination et d'interface des matériaux déposés en couches minces sur les performances des interconnexions. La possibilité d'intégrer la métallisation Cu-CVD/TiN-CVD avec l'oxyde de silicium comme isolant sera démontrée. Les industriels choisissent généralement de commencer l'intégration du cuivre en technologie 0. 18 µm avec une métallisation Cu-ECD/Cu-IMP/TaN-IMP ; nous étudierons dans le dernier chapitre les changements impliqués par ce choix sur les performances des interconnexions, et mettrons en évidence les avantages de la métallisation Cu-CVD/TiN-CVD pour les technologies plus avancées