Interconnexions et contact
ALD en microélectronique - Applications, équipements et productivité

Vers la fin des années 1990, l’aluminium a été remplacé par du cuivre pour la fabrication des interconnexions métalliques car ce dernier possède une résistivité plus faible, ce qui permet au signal électrique de se propager plus rapidement dans le circuit . Les interconnexions sont formées des lignes de cuivre sur différents niveaux (jusqu’à 12), chaque niveau étant connecté par des plots de cuivre (figures 5 b et 13 a). Ces lignes et ces plots sont fabriqués par gravure de tranchées et de puits dans des isolants puis remplis par voie électrochimique en phase liquide.

L’introduction du cuivre a dû être accompagnée par l’introduction de couches barrières à base de tantale ou de titane, ces couches permettant d’éviter la diffusion d’atomes de cuivre vers les isolants. Ce sont typiquement des empilements TaN/Ta ou TiN/Ta d’environ 10 nm qui sont employés, et ces matériaux doivent être déposés dans le fond et sur les parois des cavités, sans laisser de zones non recouvertes. Outre l’uniformité des dépôts dans des topologies complexes, les propriétés que ces couches doivent respecter sont une bonne adhésion sur les diélectriques, une bonne capacité à bloquer la diffusion du cuivre, et une résistivité la plus faible possible pour conserver une conductivité moyenne de ligne élevée. Ces propriétés doivent être obtenues pour des températures inférieures à 400 °C pour ne pas dégrader les couches sous-jacentes et pour ne pas faire diffuser les différents éléments présents dans les structures. Une fine couche de cuivre doit également être déposée sur la barrière afin d’initier le dépôt électrochimique de cuivre.

En général, les couches barrière et la couche de cuivre sont déposées par pulvérisation (ou PVD pour Physical Vapor Deposition) et de nombreuses études ont...