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Theses

Caractérisation et modélisation thermomécanique des couches d'interconnexions dans les circuits sub-microélectroniques

Résumé : Le cuivre et des diélectriques à faible permittivité, appelés diélectriques « low-k », ont remplacé l'aluminium et l'oxyde de silicium dans les interconnexions, ce qui permet de diminuer le temps de réponse des circuits submicroniques. Cependant, les problèmes de fiabilité mécanique risquent
d'augmenter. Il est nécessaire de comprendre le comportement de ces structures lors de sollicitations thermomécaniques. Ce travail repose sur un couplage entre la modélisation par éléments finis, des caractérisations mécaniques et des analyses microstructurales. Tout d'abord, les caractéristiques mécaniques du film diélectrique SiOxCyHz (k = 3,0) et de la barrière SiCxNyHz ont été déterminées et
comparées respectivement à celles du film SiO2 et de la barrière SiNyHz. La tenue mécanique des différentes interfaces rencontrées dans les interconnexions a été mesurée. Un modèle par éléments finis a ensuite été développé afin d'évaluer les contraintes thermomécaniques dans les interconnexions. La loi de comportement des différents films a été déterminée en couplant des mesures de l'évolution de la courbure en fonction de la température, réalisées sur des films minces et des empilements, à des
modélisations par éléments finis. Elle permet de tenir compte de la déformation intrinsèque des films ainsi que de la déformation élasto-plastique du film de cuivre. Une modélisation séquentielle a été réalisée afin de prendre en compte les différentes étapes du procédé de fabrication des interconnexions. Le comportement mécanique, évalué grâce à des mesures de l'évolution de la courbure, au cours de
cycles thermiques, et microstructural, observé par microscopie électronique à transmission, de réseaux de
lignes cuivre / diélectrique « low-k », de différentes largeurs, a été étudié puis modélisé. Lorsque la largeur des lignes diminue, la loi de comportement du cuivre doit être ajustée : le film est élastique entre 50 et 400°C et l'effet de son orientation cristallographique sur ses caractéristiques mécaniques doit être considéré. Le modèle par éléments finis développé a ainsi permis d'étudier le comportement des différents films constituant les réseaux de lignes mais il pourra être utilisé pour modéliser des géométries plus complexes et anticiper les problèmes de fiabilité mécanique.
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https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00136807
Contributor : Bibliothèque Umr7633 <>
Submitted on : Thursday, March 15, 2007 - 12:18:43 PM
Last modification on : Thursday, September 24, 2020 - 6:30:04 PM
Long-term archiving on: : Friday, November 25, 2016 - 2:23:10 PM

Identifiers

  • HAL Id : tel-00136807, version 1

Citation

Nathalie Chérault. Caractérisation et modélisation thermomécanique des couches d'interconnexions dans les circuits sub-microélectroniques. Mécanique [physics.med-ph]. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2006. Français. ⟨tel-00136807⟩

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