proposition de these 2007

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28/06/2007
STMICROELECTRONICS
FTM / R&D Crolles / Reliability
850 Rue J. Monnet - 38926 CROLLES CEDEX
[email protected]
PROPOSITION DE THESE 2007
Back-End Reliability Group
TITRE :
« Analyse et modélisation de la performance en electromigration des lignes
d’interconnexions avancées Cu/low-k, et étude de l’influence des contraintes
mécaniques et de l’environnement sur les mécanismes de défaillance »
EQUIPE :
Reliability / BER (Back-End Reliability)
CONTACT :
Patrice Waltz :
Mail : [email protected]
Tel : 04 76 92 67 08
RESUME :
Alors que la course à la miniaturisation des circuits intégrés continue à faire rage pour
limiter la surface de silicium consommée et en parallèle garantir des performances
optimales, l’electromigration des lignes d’interconnexions métalliques reste un
phénomène crucial pouvant limiter drastiquement la fiabilité et la durée de vie des
circuits.
Cette continuelle intégration nécessite des nouveaux matériaux, des nouvelles chimies
et des budgets thermiques toujours plus faibles pour les différentes étapes du procédé
de fabrication. Par conséquent, le phénomène d’electromigration doit constamment
être revisité afin de comprendre les mécanismes de vieillissement associés et
identifier les faiblesses de l’architecture des interconnexions Cu/low-k.
L’étude approfondie de ces mécanismes passe également par la compréhension des
effets de l’environnement des lignes de Cu sur leur performance en electromigration.
En effet, la complexité du dessin des lignes et des réseaux de vias est génératrice de
contraintes mécaniques qui doivent être considérées lors de l’évaluation des
performances d’electromigration. Une modélisation électromécanique des
phénomènes par éléments finis pourra aider à la compréhension des mécanismes et
l’évaluation des durées de vie.
Dans un premier temps, l’étude de ces mécanismes se fera par des méthodes de test
classiques (Contraintes à courant et température constants, tests à différentes
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températures, observations SEM in-situ,…). Les équipements de test nécessaires à ces
études seront disponibles au sein de la société ou dans le cadre d’une collaboration
avec le LETI. Des investigations plus poussées des contraintes mécaniques au sein
des lignes métalliques pourront être menées avec les laboratoires du LETI ou
TECSEN (Marseille), ou encore avec BERKELEY ou l’ESRF pour les mesures de
micro-diffraction. Par ailleurs, toutes les études seront menées sur du silicium
provenant de technologies avancées 65nm ou ultérieur fabriquées à Crolles, et
nécessiteront le développement et l’embarquement de structures nouvelles et dédiés.
Le laboratoire universitaire encadrant ce travail de thèse apportera une expertise dans
la compréhension des mécanismes de défaillance et la modélisation des effets en
fonction des différents paramètres d’entrée (environnement, diélectrique low-k,
barrières de diffusion au Cu, …).
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