Les Procédés par Plasmas Impliqués dans l'Intégration des Matériaux SiOCH Poreux pour les Interconnexions en Microélectronique

Abstract

To increase the integrated circuits pace and decrease the devices size, interconnects must be isolated by porous SiOCH. Because of porous SiOCH degradation by plasma exposure, the integration of narrow trenches into porous SiOCH necessitates to re-develop plasma processes (etching, striping and pore sealing). This thesis addresses plasmas/materials interactions during the integration of porous SiOCH into narrow trenches (The hybrid material and the dense SiOCH present similar etch mechanisms with a fluorocarbon-based plasma. The TiN and the organic material present other etch mechanisms, assuring a good selectivity. The process defined for narrow trenches etching with an organic hard mask leads to straight profiles. On the contrary, profiles distortions due to etch by-products deposits, bow profiles and dielectric lines buckling are obtained with a TiN hard mask. Both porous and hybrid materials are modified by post-etch plasma treatments.Pour réduire la taille des dispositifs et les temps de commutation en microélectronique, les lignes d'interconnexions doivent être isolées par du SiOCH poreux. Cependant, la réalisation de tranchées étroites dans le SiOCH poreux nécessite de revoir les différents procédés par plasmas (gravure, traitements post-gravure) et les schémas d'intégration, puisque ce matériau est facilement dégradé lorsqu'il est exposé à un plasma.Cette thèse porte sur les interactions plasmas/matériaux pour l'intégration des SiOCH poreux dans des tranchées très étroites (Avec un plasma fluorocarboné, le matériau hybride présente des mécanismes de gravure similaires à ceux d'un SiOCH dense. Le TiN et le matériau organique ont des mécanismes de gravure différents de ceux des diélectriques, ce qui assure une bonne sélectivité. Le procédé de gravure optimisé pour le masque organique permet la gravure de tranchées très étroites avec un profil quasiment vertical. Par contre, le contrôle dimensionnel de tranchées étroites est plus difficile avec un masque en TiN, en raison de dépôts métalliques sur les flancs, de profils en forme de tonneaux, et du flambage des lignes. Après l'étape de gravure, les matériaux poreux et hybrides sont modifiés par les plasmas post-gravure

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This paper was published in Hal - Université Grenoble Alpes.

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