La résistivité et la fiabilité du cuivre dans les interconnexions des circuits intégrés pour les générations 90 nm – 32 nm ont été étudiées. Le contexte, la réalisation des interconnexions et les outils de caractérisations utilisés sont présentés dans une première partie. Dans une seconde partie, l'augmentation de résistivité observée en diminuant la largeur des lignes de cuivre est décrite à l'aide du modèle de Mayadas. Ce phénomène est dû à la diffusion des électrons sur les défauts du cristal (joints de grains, parois extérieures, impuretés). La résistivité des lignes de dimensions décananométriques, mesurée à l'aide d'une méthode électrique, confirme que cette augmentation est en accord avec la modélisation retenue. Dans une dernière partie, l'électromigration du cuivre qui est un déplacement de matière sous l'effet d'un flux d'électrons, a été évaluée. L'impact de l'utilisation de nouveaux matériaux (diélectrique poreux, barrière de diffusion CVD TiN et ALD TaN, alliage de cuivre-aluminium, barrières supérieures métalliques) a été estimé. De nouvelles caractérisations physiques (expériences d'électromigration in situ sous MEB et analyse de texture par EBSD) ont été développées pour corréler localement la structure cristalline du métal et les mécanismes de cavitation par électromigration. Les résultats majeurs ont montré l'importance du confinement du cuivre pour améliorer les durées de vie ainsi que les risques associés à la réduction des épaisseurs de barrière. Les résultats expérimentaux les plus prometteurs ont été obtenus avec les barrières métalliques où les caractéristiques d'électromigration semblent proches de celles attendues pour un matériau massif.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00080532 |
| Date | 02 December 2005 |
| Creators | Guillaumond, Jean-Frédéric |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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