Limites de l'intégration des masques de gravure et d'un matériau diélectrique hybride pour la fabrication des interconnexions en microélectronique

From 45 nm technological node, metallic interconnect lines of microelectronic circuits are isolated by low-k materials (porous SiOCH). These porous materials are sensitive to fabrication processes and their degradation must be minimized to keep good electrical and mechanical performances. Moreover, the dimension shrinkage of metallic lines leads to an increase of copper resistivity. To limit it, works are performed on the metallurgy and on the control of line roughness of copper. This work focuses on two limits encountered during fabrication of interconnects: on one hand during pattern transfer by plasma etching from a metallic or organic mask into SiOCH materials, and one the other hand during SiOCH hybrid material integration, made porous after the etching or metallization of trenches steps. Particularly, it is pointed out that etching masks can lead to profile distortions due to the effect of mechanical stress relaxation for metallic masks or modification of their composition for organic masks. A preliminary study of line width roughness transfer during etching, with CD-AFM measurements, is presented. The interest of SiOCH hybrid material integration to solve some problematics of porous SiOCH degradation induced by fabrication processes is demonstrated.À partir des noeuds technologiques 45nm, les lignes métalliques des interconnexions des composants microélectroniques sont isolées entre elles par des matériaux diélectriques à faible permittivité (SiOCH poreux). Ces matériaux poreux sont sensibles aux procédés de fabrication et leur dégradation doit être minimisée afin de conserver de bonnes performances électriques et mécaniques. De plus, la réduction des dimensions des lignes métalliques se traduit par une augmentation de la résistivité du cuivre. Pour limiter cette dernière, des travaux sont menés sur la métallurgie et le contrôle de la rugosité des lignes de cuivre. Ce travail se focalise sur deux limites rencontrées lors de la fabrication de structures d'interconnexions : d'une part lors du transfert par gravure plasma de motifs à partir d'un masque métallique ou organique dans les matériaux SiOCH poreux, et d'autre part lors de l'intégration d'un matériau SiOCH hybride, rendu poreux soit après l'étape de gravure ou de métallisation des tranchées. En particulier, il est mis en évidence que les masques de gravure peuvent entraîner une déformation des profils au cours des procédés de gravure plasma des structures sous l'effet de la relaxation de contraintes mécaniques pour les masques métalliques ou de la modification de leur composition pour les masques organiques. Une étude préliminaire, sur le transfert de la rugosité de bord de ligne (LWR) pendant l'étape de gravure, menée à l'aide d'un CD-AFM, est présentée. L'intérêt de l'intégration du matériau SiOCH sous sa forme hybride pour répondre à la problématique de la dégradation des SiOCH poreux par les procédés impliqués lors de la fabrication des niveaux d'interconnexions est démontré