Synthèse de nanoparticules de cuivre pour la réalisation d'interconnexions en microélectronique / Clément Barrière  

Public ISBD Titre : Synthèse de nanoparticules de cuivre pour la réalisation d'interconnexions en microélectronique Titre original : Synthesis of copper nanoparticules for the fabrication of microelectronic interconnections Type de document : texte imprimé Auteurs : Clément Barrière, Auteur ; Bruno Chaudret, Directeur de thèse ; Pierre Fau, Directeur de thèse Année de publication : 2008 Langues : Français (fre) Tags : CUIVRE  NANOPARTICULES  DÉPÔT  FONCTIONNALISATION DE SURFACE  MICROÉLECTRONIQUE  ADHÉRENCE COPPER  NANOPARTICLES  DEPOSIT  SURFACE FUNCTIONALIZATION  MICROELECTRONICS  ADHESION Résumé : "Le cuivre est un métal largement utilisé dans l'industrie de la microélectronique. La recherche de méthodes chimiques en voie liquide permettant d'effectuer des dépôts métalliques de cuivre sur un substrat est une thématique ayant un fort intérêt appliqué. En effet, en plus de diminuer les coûts de production, une telle technique permettrait de réaliser des dépôts conformes dans des structures en trois dimensions. L'ensemble de cette étude porte sur la réalisation de ce type de dépôt à partir de méthodes de la chimie organométallique. Nous avons, dans un premier temps, synthétisé toute une gamme de nanoparticules de cuivre afin d'obtenir un métal liquide en solution. Nous avons ainsi établi qu'il était possible de synthétiser des nanoparticules avec des quantités de stabilisants peu importantes mais aussi la formation de nanoparticules auto-organisées. Dans une seconde partie de ce travail, nous avons étudié les conditions de réalisation de dépôts de ces colloïdes sur des substrats de silicium. Deux problèmes importants se sont posés alors, à savoir les effets des traitements thermiques ces couches et l'apparition de fissures et de défauts, et l'adhérence du cuivre sur l'oxyde de silicium. La dernière partie de notre étude traite de la réalisation d'interfaces entre le substrat et les couches de cuivre. Nous avons ainsi pu montrer que l'utilisation d'une couche intermédiaire d'alcoxysilanes permettait d'améliorer l'adhérence et la répartition de nos nanoparticules sur les substrats. Enfin, nous avons démontré qu'il était possible d'obtenir une couche adhérente sur le substrat. Cette méthode de synthèse semble très prometteuse et le procédé a été breveté." "Copper is a widely-used metal in industry for interconnection due to its good electronics properties. Research on ''liquid way'' to produce copper lines is an important thematic, as this kind of process will be cheaper and useful for filling 3D structures. The first part of this study has been focused on the synthesis of a wide range of copper nanoparticles in order to obtain liquid solution of metallic copper. We have defined various conditions of nanoparticles synthesis from two copper organometallic precursors, displaying narrow size dispersion. We have also shown that it was possible to stabilize copper nanoparticles with a very low amount of organic ligands (i. E. 0,1 molar equivalent of organic ligands versus copper) and observed a 2D organization of copper nanoparticles on transmission microscopy grids in case of the synthesis from an amidinate copper precursor. The second part of this work has been dedicated to the deposition of this material on silicon substrates. Two majors problems have then appeared: i) the formation of cracks in the layers due to thermal removal of organic ligands by annealings in a furnace; ii) the low adherence of the copper layers on the silicon oxide substrate. The third part of this work consisted in the deposit of an interface between the copper layer and the substrate. We have shown that the functionalization of the silicon substrate with alkoxysilanes molecules allowed to enhance this adhesion. Finally, we have developed a very new adhesion layer originating from copper and silicon precursors. This layer seems to be effective and all the deposition process has been patented." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 01/10/2008 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination En ligne : https://theses.fr/2008TOU30247 Synthèse de nanoparticules de cuivre pour la réalisation d'interconnexions en microélectronique = Synthesis of copper nanoparticules for the fabrication of microelectronic interconnections [texte imprimé] / Clément Barrière, Auteur ; Bruno Chaudret, Directeur de thèse ; Pierre Fau, Directeur de thèse . - 2008. Langues : Français (fre) Tags : CUIVRE  NANOPARTICULES  DÉPÔT  FONCTIONNALISATION DE SURFACE  MICROÉLECTRONIQUE  ADHÉRENCE COPPER  NANOPARTICLES  DEPOSIT  SURFACE FUNCTIONALIZATION  MICROELECTRONICS  ADHESION Résumé : "Le cuivre est un métal largement utilisé dans l'industrie de la microélectronique. La recherche de méthodes chimiques en voie liquide permettant d'effectuer des dépôts métalliques de cuivre sur un substrat est une thématique ayant un fort intérêt appliqué. En effet, en plus de diminuer les coûts de production, une telle technique permettrait de réaliser des dépôts conformes dans des structures en trois dimensions. L'ensemble de cette étude porte sur la réalisation de ce type de dépôt à partir de méthodes de la chimie organométallique. Nous avons, dans un premier temps, synthétisé toute une gamme de nanoparticules de cuivre afin d'obtenir un métal liquide en solution. Nous avons ainsi établi qu'il était possible de synthétiser des nanoparticules avec des quantités de stabilisants peu importantes mais aussi la formation de nanoparticules auto-organisées. Dans une seconde partie de ce travail, nous avons étudié les conditions de réalisation de dépôts de ces colloïdes sur des substrats de silicium. Deux problèmes importants se sont posés alors, à savoir les effets des traitements thermiques ces couches et l'apparition de fissures et de défauts, et l'adhérence du cuivre sur l'oxyde de silicium. La dernière partie de notre étude traite de la réalisation d'interfaces entre le substrat et les couches de cuivre. Nous avons ainsi pu montrer que l'utilisation d'une couche intermédiaire d'alcoxysilanes permettait d'améliorer l'adhérence et la répartition de nos nanoparticules sur les substrats. Enfin, nous avons démontré qu'il était possible d'obtenir une couche adhérente sur le substrat. Cette méthode de synthèse semble très prometteuse et le procédé a été breveté." "Copper is a widely-used metal in industry for interconnection due to its good electronics properties. Research on ''liquid way'' to produce copper lines is an important thematic, as this kind of process will be cheaper and useful for filling 3D structures. The first part of this study has been focused on the synthesis of a wide range of copper nanoparticles in order to obtain liquid solution of metallic copper. We have defined various conditions of nanoparticles synthesis from two copper organometallic precursors, displaying narrow size dispersion. We have also shown that it was possible to stabilize copper nanoparticles with a very low amount of organic ligands (i. E. 0,1 molar equivalent of organic ligands versus copper) and observed a 2D organization of copper nanoparticles on transmission microscopy grids in case of the synthesis from an amidinate copper precursor. The second part of this work has been dedicated to the deposition of this material on silicon substrates. Two majors problems have then appeared: i) the formation of cracks in the layers due to thermal removal of organic ligands by annealings in a furnace; ii) the low adherence of the copper layers on the silicon oxide substrate. The third part of this work consisted in the deposit of an interface between the copper layer and the substrate. We have shown that the functionalization of the silicon substrate with alkoxysilanes molecules allowed to enhance this adhesion. Finally, we have developed a very new adhesion layer originating from copper and silicon precursors. This layer seems to be effective and all the deposition process has been patented." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 01/10/2008 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination En ligne : https://theses.fr/2008TOU30247

Nez électronique communicant pour le contrôle de la qualité de l'air intérieur / Aymen Sendi  

Public ISBD Titre : Nez électronique communicant pour le contrôle de la qualité de l'air intérieur Titre original : Communicative e-nose for indoor air quality monitoring Type de document : texte imprimé Auteurs : Aymen Sendi, Auteur ; Philippe Ménini, Directeur de thèse ; Pierre Fau, Directeur de thèse Année de publication : 2020 Langues : Français (fre) Tags : NEZ ÉLECTRONIQUE  QUALITÉ DE L'AIR INTÉRIEUR  MULTI-CAPTEUR DE GAZ  OXYDE MÉTALLIQUE A SEMICONDUCTEURS  SENSIBILITÉ  SÉLECTIVITÉ MULTI GAS SENSORS  SELECTIVITY  SENSIBILITY  METAL OXIDE SEMICONDUCTORS  INDOOR AIR QUALITY  E-NOSE Résumé : "La mesure de la qualité de l'air intérieur est un besoin relativement récent. Les êtres humains passent plus de 90 % de leurs temps dans un environnement fermé (pièce intérieure) qui contient plusieurs polluants gazeux. L'existence de tels contaminants gazeux dans l'air intérieur d'une pièce fermée ainsi que l'exposition à court ou à long terme à ces polluants peuvent provoquer des problèmes respiratoires et plusieurs maladies chroniques. Des études montrent que la qualité de l'air intérieur a un impact direct sur le bien-être et la productivité d'une part et sur la santé à plus long terme, d'autre part. Les COVs (composés organiques volatils) sont une classe importante de ces polluants, comme l'acétaldéhyde et le formaldéhyde provenant de matériaux utilisés dans l'aménagement intérieur (équipements informatiques, mobilier, peintures, tissu! s, sols...). Nous trouvons aussi des contaminants comme le CO2 provenant de l'utilisation intensive et d'une mauvaise aération des locaux, ainsi que le CO, et le NO2 issus de la pollution urbaine. Les bureaux, les salles de réunions, les salles de classes et les salles de travaux pratiques dans les milieux universitaires ou/et scolaires sont donc potentiellement pollués. Dans une pièce densément occupée et mal aérée la mesure du taux de COV/CO2 peut dépasser les seuils règlementaires. Ces polluants gazeux dans l'air à des concentrations importantes, faute d'une ventilation suffisante et d'un contrôle de la qualité de l'air, peut provoquer des somnolences et diminution de la productivité. La mesure et la surveillance de la qualité de l'air intérieur est donc indispensable pour assurer une meilleure qualité de vie dans les espaces de travail. Cette thèse est réalisée dans le cadre du GIS (groupement d'intérêt scientifique) neOCampus, porté par l'université Paul Sabatier et dédié au développement d'un campus innovant, connecté et durable pour une meilleure qualité de vie des usagers. Nous nous sommes intéressés au développement de micro-capteurs de gaz MOS (capteurs à oxydes métalliques) et à leur pilotage pour la surveillance de la qualité de l'air intérieur dans les bureaux, les salles de classes et les salles de réunions. L'objectif de cette étude est de suivre ces niveaux de pollution pour les corriger par des mesures d'aération des locaux. La prise de décision concernant l'action de correction de qualité de l'air est une étape essentielle du processus. Citons par exemple : la régulation de la ventilation dans une pièce en cas de dépassement du seuil autorisé pour les polluants identifiés. Dans le cadre de ces travaux, nous avons réalisé des prototypes de multi-capteurs de gaz miniaturisés et intégrés avec leur carte électronique dans une pièce témoin et capables de détecter des niveaux de pollution de l'air intérieur. [...]." "Measuring indoor air quality is a relatively recent need. Humans spend more than 90% of their time in a closed environment that contains several gaseous pollutants. The existence of such gaseous contaminants in the indoor air as well as short or long term exposure to these pollutants can causes many respiratory problems and several chronic diseases. Studies show that the indoor air quality has an impact on well-being and productivity. VOCs (volatile organic compounds) such as acetaldehyde and formaldehyde are strongly presented in indoor air. This type of pollutants come from materials used in interior design (computer equipment, furniture, paints, fabrics, floors, etc.). We can also found in close envirements many others contaminants such as CO2, CO, and NO2 which come from urban pollution, intensive use of location and poor ventilation. Offices, meeting rooms, classrooms and practical work rooms in universities and / or schools are therefore potentially polluted. In a densely occupied and poorly ventilated room, the measurement of the VOC/CO2 rate may exceed the regulatory thresholds. These gaseous pollutants in the air in high concentrations, due to lack of sufficient ventilation and air quality control, can cause drowsiness and decreased productivity. Measuring and monitoring indoor air quality is therefore essential to ensure a better quality life in workspaces. This thesis is being carried out within the framework of the neOCampus GIS (scientific interest group), led by Paul Sabatier University and dedicated to the development of an innovative, connected and sustainable campus for a better quality life for users. We are interested by the development of micro-gas sensors MOS (metal oxide sensors) and the indoor air quality monitoring in offices, classrooms and meeting rooms. The objective of this study is to control these pollution levels in order to correct them through measures to ventilate the premises. Making a decision about how to correct air quality is an essential step in the process. For example: regulating ventilation in a room if the authorized threshold is exceeded for the identified pollutants. As part of this work, we produced prototypes of miniaturized multi-gas sensors integrated with their electronic card in a witness room and capable of detecting levels of indoor air pollution. These prototypes include a multi-sensor cell (with 4 independent cells), proximity electronics allowing the control and recovery of data from these cells, an IOT (internet of things) type communication module based on the LoRA protocol allowing send to the "Cloud NeoCampus", remotely and wirelessly, an indoor air quality status signal. This multi-sensor is based on semiconductor sensors based on nanostructured metal oxides synthesized at the LCC (coordination chemistry laboratory). [...]." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 11/12/2020 Ecole_doctorale : Génie Electrique, Electronique, Télécommunications (GEET) Domaine : Sciences de l'Ingénieur [Physics]/Micro et Nanotechnologies/Microélectronique En ligne : https://theses.hal.science/tel-03228516v1 Nez électronique communicant pour le contrôle de la qualité de l'air intérieur = Communicative e-nose for indoor air quality monitoring [texte imprimé] / Aymen Sendi, Auteur ; Philippe Ménini, Directeur de thèse ; Pierre Fau, Directeur de thèse . - 2020. Langues : Français (fre) Tags : NEZ ÉLECTRONIQUE  QUALITÉ DE L'AIR INTÉRIEUR  MULTI-CAPTEUR DE GAZ  OXYDE MÉTALLIQUE A SEMICONDUCTEURS  SENSIBILITÉ  SÉLECTIVITÉ MULTI GAS SENSORS  SELECTIVITY  SENSIBILITY  METAL OXIDE SEMICONDUCTORS  INDOOR AIR QUALITY  E-NOSE Résumé : "La mesure de la qualité de l'air intérieur est un besoin relativement récent. Les êtres humains passent plus de 90 % de leurs temps dans un environnement fermé (pièce intérieure) qui contient plusieurs polluants gazeux. L'existence de tels contaminants gazeux dans l'air intérieur d'une pièce fermée ainsi que l'exposition à court ou à long terme à ces polluants peuvent provoquer des problèmes respiratoires et plusieurs maladies chroniques. Des études montrent que la qualité de l'air intérieur a un impact direct sur le bien-être et la productivité d'une part et sur la santé à plus long terme, d'autre part. Les COVs (composés organiques volatils) sont une classe importante de ces polluants, comme l'acétaldéhyde et le formaldéhyde provenant de matériaux utilisés dans l'aménagement intérieur (équipements informatiques, mobilier, peintures, tissu! s, sols...). Nous trouvons aussi des contaminants comme le CO2 provenant de l'utilisation intensive et d'une mauvaise aération des locaux, ainsi que le CO, et le NO2 issus de la pollution urbaine. Les bureaux, les salles de réunions, les salles de classes et les salles de travaux pratiques dans les milieux universitaires ou/et scolaires sont donc potentiellement pollués. Dans une pièce densément occupée et mal aérée la mesure du taux de COV/CO2 peut dépasser les seuils règlementaires. Ces polluants gazeux dans l'air à des concentrations importantes, faute d'une ventilation suffisante et d'un contrôle de la qualité de l'air, peut provoquer des somnolences et diminution de la productivité. La mesure et la surveillance de la qualité de l'air intérieur est donc indispensable pour assurer une meilleure qualité de vie dans les espaces de travail. Cette thèse est réalisée dans le cadre du GIS (groupement d'intérêt scientifique) neOCampus, porté par l'université Paul Sabatier et dédié au développement d'un campus innovant, connecté et durable pour une meilleure qualité de vie des usagers. Nous nous sommes intéressés au développement de micro-capteurs de gaz MOS (capteurs à oxydes métalliques) et à leur pilotage pour la surveillance de la qualité de l'air intérieur dans les bureaux, les salles de classes et les salles de réunions. L'objectif de cette étude est de suivre ces niveaux de pollution pour les corriger par des mesures d'aération des locaux. La prise de décision concernant l'action de correction de qualité de l'air est une étape essentielle du processus. Citons par exemple : la régulation de la ventilation dans une pièce en cas de dépassement du seuil autorisé pour les polluants identifiés. Dans le cadre de ces travaux, nous avons réalisé des prototypes de multi-capteurs de gaz miniaturisés et intégrés avec leur carte électronique dans une pièce témoin et capables de détecter des niveaux de pollution de l'air intérieur. [...]." "Measuring indoor air quality is a relatively recent need. Humans spend more than 90% of their time in a closed environment that contains several gaseous pollutants. The existence of such gaseous contaminants in the indoor air as well as short or long term exposure to these pollutants can causes many respiratory problems and several chronic diseases. Studies show that the indoor air quality has an impact on well-being and productivity. VOCs (volatile organic compounds) such as acetaldehyde and formaldehyde are strongly presented in indoor air. This type of pollutants come from materials used in interior design (computer equipment, furniture, paints, fabrics, floors, etc.). We can also found in close envirements many others contaminants such as CO2, CO, and NO2 which come from urban pollution, intensive use of location and poor ventilation. Offices, meeting rooms, classrooms and practical work rooms in universities and / or schools are therefore potentially polluted. In a densely occupied and poorly ventilated room, the measurement of the VOC/CO2 rate may exceed the regulatory thresholds. These gaseous pollutants in the air in high concentrations, due to lack of sufficient ventilation and air quality control, can cause drowsiness and decreased productivity. Measuring and monitoring indoor air quality is therefore essential to ensure a better quality life in workspaces. This thesis is being carried out within the framework of the neOCampus GIS (scientific interest group), led by Paul Sabatier University and dedicated to the development of an innovative, connected and sustainable campus for a better quality life for users. We are interested by the development of micro-gas sensors MOS (metal oxide sensors) and the indoor air quality monitoring in offices, classrooms and meeting rooms. The objective of this study is to control these pollution levels in order to correct them through measures to ventilate the premises. Making a decision about how to correct air quality is an essential step in the process. For example: regulating ventilation in a room if the authorized threshold is exceeded for the identified pollutants. As part of this work, we produced prototypes of miniaturized multi-gas sensors integrated with their electronic card in a witness room and capable of detecting levels of indoor air pollution. These prototypes include a multi-sensor cell (with 4 independent cells), proximity electronics allowing the control and recovery of data from these cells, an IOT (internet of things) type communication module based on the LoRA protocol allowing send to the "Cloud NeoCampus", remotely and wirelessly, an indoor air quality status signal. This multi-sensor is based on semiconductor sensors based on nanostructured metal oxides synthesized at the LCC (coordination chemistry laboratory). [...]." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 11/12/2020 Ecole_doctorale : Génie Electrique, Electronique, Télécommunications (GEET) Domaine : Sciences de l'Ingénieur [Physics]/Micro et Nanotechnologies/Microélectronique En ligne : https://theses.hal.science/tel-03228516v1

Couches conductrices par voie organométallique pour les dispositifs 3D en microélectronique / Jeremy Cure  

Public ISBD Titre : Couches conductrices par voie organométallique pour les dispositifs 3D en microélectronique Titre original : Conductive layers by organometallic process for 3D devices in microelectronic Type de document : texte imprimé Auteurs : Jeremy Cure, Auteur ; Bruno Chaudret, Directeur de thèse ; Pierre Fau, Directeur de thèse Année de publication : 2015 Langues : Français (fre) Tags : NANOPARTICULE  ORGANOMÉTALLIQUE  MICROÉLECTRONIQUE  COUCHE CONDUCTRICE NANOPARTICLE  ORGANOMETALLIC  MICROELECTRONIC  CONDUCTIVE LAYER Résumé : "La recherche de nouvelles techniques de métallisation d'interconnexion 3D est nécessaire dans le cadre d'une miniaturisation de plus en plus accrue des dispositifs électroniques. De nouvelles techniques de métallisation en voie liquide reposant sur la chimie organométallique de complexes amidinate ont été optimisées. Ces procédés assurent la formation de couches fonctionnelles de silicate de manganèse jouant le rôle de barrière de diffusion et de couche conductrice de cuivre dans les structures 3D. Les mécanismes de dépôt ont été étudiés et révèlent la formation de nanoparticules métastables de cuivre au cours d'un dépôt par OMCLD. Par la suite, l'ajout d'une faible quantité d'un agent stabilisant additionnel (hexadécylamine), au cours de l'hydrogénolyse du précurseur, assure la stabilité de nano-icosaèdre et de nano-décaèdre métallique de cuivre. La comparaison des réponses plasmoniques expérimentales et stimulées a permis de suivre la croissance de clusters d'oxyde de cuivre et de faire correspondre un plasmon localisé à 600 nm avec une monocouche complète d'oxyde en surface des nanoparticules. Enfin, la réponse plasmonique de nanocristaux d'argent a permis d'étudier les interactions dynamiques à l'interface entre la particule et son milieu environnant." "The research of new techniques of metallization for 3D silicon integration is necessary in the context of the constant miniaturization of electronics devices. A new liquid path metallization technique, based on organometallic chemistry of amidinate complexes, has been optimized in this work. These processes ensure the formation of functional layers of manganese silicate playing the role of barrier layer as well as the formation of copper films in 3D silicon structures. The deposition mechanisms have been studied and the key role of metastable copper nanoparticles during the OMCLD process is evidenced. Thereafter, an addition of a small amount of an additional stabilizing agent (hexadecylamine), during the hydrogenolysis of the precursor leads the stability of pure copper nano-icosahedron and nano-decahedron. The comparison between experimental and simulated plasmonic responses has permitted to follow the growth of copper oxide clusters on copper nanocrystals. The results indicate that a localized plasmon at 600 nm corresponds with a complete copper oxide monolayer. Finally, the plasmonic response of silver nanocrystals was used to study the dynamic interactions of organic ligands at the interface between the particle and its surrounding medium." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 23/03/2015 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination Localisation : LCC En ligne : https://theses.fr/2015TOU30272 Couches conductrices par voie organométallique pour les dispositifs 3D en microélectronique = Conductive layers by organometallic process for 3D devices in microelectronic [texte imprimé] / Jeremy Cure, Auteur ; Bruno Chaudret, Directeur de thèse ; Pierre Fau, Directeur de thèse . - 2015. Langues : Français (fre) Tags : NANOPARTICULE  ORGANOMÉTALLIQUE  MICROÉLECTRONIQUE  COUCHE CONDUCTRICE NANOPARTICLE  ORGANOMETALLIC  MICROELECTRONIC  CONDUCTIVE LAYER Résumé : "La recherche de nouvelles techniques de métallisation d'interconnexion 3D est nécessaire dans le cadre d'une miniaturisation de plus en plus accrue des dispositifs électroniques. De nouvelles techniques de métallisation en voie liquide reposant sur la chimie organométallique de complexes amidinate ont été optimisées. Ces procédés assurent la formation de couches fonctionnelles de silicate de manganèse jouant le rôle de barrière de diffusion et de couche conductrice de cuivre dans les structures 3D. Les mécanismes de dépôt ont été étudiés et révèlent la formation de nanoparticules métastables de cuivre au cours d'un dépôt par OMCLD. Par la suite, l'ajout d'une faible quantité d'un agent stabilisant additionnel (hexadécylamine), au cours de l'hydrogénolyse du précurseur, assure la stabilité de nano-icosaèdre et de nano-décaèdre métallique de cuivre. La comparaison des réponses plasmoniques expérimentales et stimulées a permis de suivre la croissance de clusters d'oxyde de cuivre et de faire correspondre un plasmon localisé à 600 nm avec une monocouche complète d'oxyde en surface des nanoparticules. Enfin, la réponse plasmonique de nanocristaux d'argent a permis d'étudier les interactions dynamiques à l'interface entre la particule et son milieu environnant." "The research of new techniques of metallization for 3D silicon integration is necessary in the context of the constant miniaturization of electronics devices. A new liquid path metallization technique, based on organometallic chemistry of amidinate complexes, has been optimized in this work. These processes ensure the formation of functional layers of manganese silicate playing the role of barrier layer as well as the formation of copper films in 3D silicon structures. The deposition mechanisms have been studied and the key role of metastable copper nanoparticles during the OMCLD process is evidenced. Thereafter, an addition of a small amount of an additional stabilizing agent (hexadecylamine), during the hydrogenolysis of the precursor leads the stability of pure copper nano-icosahedron and nano-decahedron. The comparison between experimental and simulated plasmonic responses has permitted to follow the growth of copper oxide clusters on copper nanocrystals. The results indicate that a localized plasmon at 600 nm corresponds with a complete copper oxide monolayer. Finally, the plasmonic response of silver nanocrystals was used to study the dynamic interactions of organic ligands at the interface between the particle and its surrounding medium." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 23/03/2015 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination Localisation : LCC En ligne : https://theses.fr/2015TOU30272

Procédé de dépôt de couche barrière/d’adhésion et de cuivre dans des structures 3D pour application microélectronique / Kilian Piettre  

Public ISBD Titre : Procédé de dépôt de couche barrière/d’adhésion et de cuivre dans des structures 3D pour application microélectronique Titre original : Deposition process of diffusion-adhesion layers and copper films in 3D structures for microelectronic application Type de document : texte imprimé Auteurs : Kilian Piettre, Auteur ; Bruno Chaudret, Directeur de thèse ; Pierre Fau, Directeur de thèse Année de publication : 2011 Langues : Français (fre) Tags : NANOPARTICULES DE CUIVRE  FILM DE CUIVRE  BARRIÈRE DE DIFFUSION  DÉPÔT VOIE LIQUIDE ORGANOMETALLIQUE  MICROÉLECTRONIQUE COPPER NANOPARTICLES  COPPER FILM  DIFFUSION BARRIER  LIQUID ORGANOMETALLIC DEPOSIT  MICROELECTRONICS Résumé : "De par sa forte conductivité électrique et bonne résistance à l'électromigration le cuivre est le matériau le plus utilisé en microélectronique pour la préparation de lignes conductrices. Différentes méthodes physiques (pulvérisation cathodique, évaporation sous vide) ou chimiques (électrolytique, electroless) sont utilisées pour former des interconnexions en cuivre dans les composants électroniques. De nouvelles contraintes de procédé sont récemment apparues avec le développement de l'empilement des composants sur plusieurs niveaux dans les circuits intégrés et la nécessité de déposer des couches conductrices dans des puits, des vias profonds, des tranchées. La chimie en phase liquide apparaît comme une approche technologique permettant de simplifier les procédés de dépôt de cuivre en microélectronique tout en atteignant des caractéristiques requises par les nouvelles contraintes (dépôts conformes dans les structures profondes 3D). La maîtrise des techniques de chimie moléculaire pour la synthèse de nouveaux précurseurs mais aussi les procédés de décomposition en milieu liquide pour la formation, soit de films métalliques, soit de nanoparticules, nous a permis d'étudier deux nouvelles voies de dépôt qui seront présentées dans ce manuscrit. Dans un premier temps, nous avons mené une étude approfondie sur un procédé de dépôt sur des substrats de SiO2/Si faisant appel à la décomposition d'un précurseur organométallique de cuivre solubilisé dans un précurseur de silice. Nous avons étudié le rôle d'un ajout contrôlé d'eau dans le milieu réactionnel sur la formation du film de cuivre. Nous présentons ensuite la synthèse de solutions colloïdales de nanoparticules de cuivre en présence de ligands organiques, et l'étude de leur stabilité vis à vis de l'exposition à l'air. Elles sont ensuite déposées par différentes méthodes sur des substrats fonctionnalisés par des dendrimères. Dans le dernier chapitre, nous présentons une méthode innovante de dépôt d'une couche barrière de diffusion puis d'un film de cuivre adhérent et conforme, le tout obtenu par la voie liquide organométallique." "Copper is the most used material in microelectronic for preparation of conductive lines due to its good electric conductivity and resistance to electromigration. Several methods, physical (such as sputtering, thermal evaporation) and chemical (electrolytic, electroless deposition), are employed to form interconnections in microelectronic processes. New process requirements have recently appeared with the development of stacked conductive layers and the deposition of copper layers into silicon 3D structures. The chemical liquid route appeared to be a technological approach that could give the opportunity to simplify the copper deposition processes in microelectronic field and, at the same time, could possibly respond to technological requirements. (i.e. conformal deposition in 3D structures). Mastering the techniques of molecular chemistry for the synthesis of novel precursors, and the decomposition process via a liquid route for the formation of either metallic layers or nanoparticles, has allowed us to explore two deposition strategies that are presented in this manuscript. The bibliographic chapter contains two parts. The first one presents the main trends in the chemical synthesis of copper nano-objects. The second presents the various copper deposition techniques and the formation of diffusion barrier layer of copper on silicon substrates. In the first experimental chapter, we have studied a deposition process based on the hydrogenolysis of a copper organometallic precursor in the presence of an organic silica precursor. The resulting copper layers are deposited on SiO2/Si substrates. We have focused on the study of the role of an addition of water in the medium on the resulting layer. In the second experimental part, we present the synthesis of copper nanoparticles stabilized by organic ligands, and their behavior during an exposure to ambient air. The deposition by spin-coating or dipping of these colloidal solutions of nanoparticles on functionalized silicon substrates by dendrimers is studied. Finally, we describe an innovative deposition method for the formation of a diffusion barrier layer and a copper layer by using an organometallic chemical liquid route. Such copper layers are adherent and highly conformal inside deep vias on silicon substrates." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 29/05/2011 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination En ligne : https://theses.fr/2012TOU30195 Procédé de dépôt de couche barrière/d’adhésion et de cuivre dans des structures 3D pour application microélectronique = Deposition process of diffusion-adhesion layers and copper films in 3D structures for microelectronic application [texte imprimé] / Kilian Piettre, Auteur ; Bruno Chaudret, Directeur de thèse ; Pierre Fau, Directeur de thèse . - 2011. Langues : Français (fre) Tags : NANOPARTICULES DE CUIVRE  FILM DE CUIVRE  BARRIÈRE DE DIFFUSION  DÉPÔT VOIE LIQUIDE ORGANOMETALLIQUE  MICROÉLECTRONIQUE COPPER NANOPARTICLES  COPPER FILM  DIFFUSION BARRIER  LIQUID ORGANOMETALLIC DEPOSIT  MICROELECTRONICS Résumé : "De par sa forte conductivité électrique et bonne résistance à l'électromigration le cuivre est le matériau le plus utilisé en microélectronique pour la préparation de lignes conductrices. Différentes méthodes physiques (pulvérisation cathodique, évaporation sous vide) ou chimiques (électrolytique, electroless) sont utilisées pour former des interconnexions en cuivre dans les composants électroniques. De nouvelles contraintes de procédé sont récemment apparues avec le développement de l'empilement des composants sur plusieurs niveaux dans les circuits intégrés et la nécessité de déposer des couches conductrices dans des puits, des vias profonds, des tranchées. La chimie en phase liquide apparaît comme une approche technologique permettant de simplifier les procédés de dépôt de cuivre en microélectronique tout en atteignant des caractéristiques requises par les nouvelles contraintes (dépôts conformes dans les structures profondes 3D). La maîtrise des techniques de chimie moléculaire pour la synthèse de nouveaux précurseurs mais aussi les procédés de décomposition en milieu liquide pour la formation, soit de films métalliques, soit de nanoparticules, nous a permis d'étudier deux nouvelles voies de dépôt qui seront présentées dans ce manuscrit. Dans un premier temps, nous avons mené une étude approfondie sur un procédé de dépôt sur des substrats de SiO2/Si faisant appel à la décomposition d'un précurseur organométallique de cuivre solubilisé dans un précurseur de silice. Nous avons étudié le rôle d'un ajout contrôlé d'eau dans le milieu réactionnel sur la formation du film de cuivre. Nous présentons ensuite la synthèse de solutions colloïdales de nanoparticules de cuivre en présence de ligands organiques, et l'étude de leur stabilité vis à vis de l'exposition à l'air. Elles sont ensuite déposées par différentes méthodes sur des substrats fonctionnalisés par des dendrimères. Dans le dernier chapitre, nous présentons une méthode innovante de dépôt d'une couche barrière de diffusion puis d'un film de cuivre adhérent et conforme, le tout obtenu par la voie liquide organométallique." "Copper is the most used material in microelectronic for preparation of conductive lines due to its good electric conductivity and resistance to electromigration. Several methods, physical (such as sputtering, thermal evaporation) and chemical (electrolytic, electroless deposition), are employed to form interconnections in microelectronic processes. New process requirements have recently appeared with the development of stacked conductive layers and the deposition of copper layers into silicon 3D structures. The chemical liquid route appeared to be a technological approach that could give the opportunity to simplify the copper deposition processes in microelectronic field and, at the same time, could possibly respond to technological requirements. (i.e. conformal deposition in 3D structures). Mastering the techniques of molecular chemistry for the synthesis of novel precursors, and the decomposition process via a liquid route for the formation of either metallic layers or nanoparticles, has allowed us to explore two deposition strategies that are presented in this manuscript. The bibliographic chapter contains two parts. The first one presents the main trends in the chemical synthesis of copper nano-objects. The second presents the various copper deposition techniques and the formation of diffusion barrier layer of copper on silicon substrates. In the first experimental chapter, we have studied a deposition process based on the hydrogenolysis of a copper organometallic precursor in the presence of an organic silica precursor. The resulting copper layers are deposited on SiO2/Si substrates. We have focused on the study of the role of an addition of water in the medium on the resulting layer. In the second experimental part, we present the synthesis of copper nanoparticles stabilized by organic ligands, and their behavior during an exposure to ambient air. The deposition by spin-coating or dipping of these colloidal solutions of nanoparticles on functionalized silicon substrates by dendrimers is studied. Finally, we describe an innovative deposition method for the formation of a diffusion barrier layer and a copper layer by using an organometallic chemical liquid route. Such copper layers are adherent and highly conformal inside deep vias on silicon substrates." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 29/05/2011 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination En ligne : https://theses.fr/2012TOU30195

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