Dépôts de cuivre par pulvérisation cathodique en mode HIPIMS. Caractérisations par AFM et mesure 4 pointes.

1. CUIVRE
Dépots par HIPIMS

2. Manip
Tension cathode
Courant
Commande
Puissance instantanée
Signal porte échantillon

3. P (Pa) W (μs) f (Hz) E (mJ) Vdc (V) Idc (mA) Vsub (V) t (min)
Cu_01
Cu_02 DC 1.5 - - - 475 600 float 10
Cu_03 1.5 35 400 730 850 243 float 10
Cu_04 1.5 35 400 750 847 246 float 5
Cu_05 1.5 35 400 745 845 247 float 2.5
Cu_06 1.5 35 400 825 250 float 1.25
Cu_07 DC 1.5 - - - 452 600 float 1
Cu_08 IO/AE 1.5 25 250 931 510 float 2
Cu_09 1.5 35 400 826 250 -60 5
Cu_10 1.5 35 400 730 822 251 -80 5
Cu_11 1.5 35 400 730 822 251 -100 5
Cu_12 1.5 35 400 730 817 251 -40 5
Cu_13 1.5 35 400 730 815 251 -20 5
Cu_14 1.5 25 400 730 875 230 -100 5
Cu_15 1.5 45 400 730 773 265 -100 5
Dépôts (1/3)

4. P (Pa) W (μs) f (Hz) E (mJ) Vdc (V) Idc (mA) Vsub (V) t (min)
Cu_16 1 35 400 730 823 244 -100 5
Cu_17 2 35 400 730 801 259 -100 5
Cu_18 1.5 35 800 730 950 490 -100 2.5
Cu_19 1.5 30 400 730 825 251 -100 5
Cu_20 1.5 40 400 730 780 266 -100 5
Cu_21 1.5 35 200 730 729 136 -100 10
Cu_22 AE 0.75 35 400 730 833 248 -100 5
Cu_24 AE 1.75 35 400 730 833 248 -100 5
Cu_25 AE 1.25 35 400 730 833 248 -100 5
Cu_27 IO 1.5 35 400 830 700 500 -80 5
Cu_30 IO 1.5 35 400 830 690 500 -40 5
Cu_31 IO 1.5 35 400 825 685 500 -20 5
Cu_32 IO 1.5 35 400 825 685 500 0 5
Cu_33 IO 1.5 35 400 815 680 500 -60 5
Cu_34 IO 1.5 35 400 810 675 500 -100 5
Dépôts (2/3)

5. P (Pa) W (μs) f (Hz) E (mJ) Vdc (V) Idc (mA) Vsub (V) t (min)
Cu_35 1.5 35 400 730 791 267 -30 5
Cu_36 1.5 50 400 730 754 280 -100 5
Cu_37 DC 1.5 - - - 398 500 float 1
Cu_38 DC 1.5 - - - 416 700 float 1
Cu_39 DC 1.5 - - - 402 600 float 1
Cu_40 DC 1.5 - - - 423 800 float 1
Dépôts (2/3)

6. Cu_08
Polarisation
substrat
Ionautics
Cu_27
Cu_30
Cu_31
Cu_32
Cu_33
Cu_34
temps
largeur
pression
Polarisation
fréquence
Cu_03Cu_04Cu_05Cu_06
Cu_09
Cu_10
Cu_11
Cu_12
Cu_13
Cu_01
Cu_14 Cu_15
Cu_16
Cu_17
Cu_18
Cu_21
Cu_20Cu_19
Cu_24
Cu_22
Cu_25
Cu_35
Cu_36
Plan des dépôts
Cu_02 Cu_07
Cu_37
Cu_38
Cu_39
Cu_40
Séries :
•Durée du dépôt
•Largeur de l’impulsion
•Pression
•Fréquence des impulsions
•Polarisation du substrat
•Ionautics, pol sub
•DC, effet de la puissance

7. AFM XRR
Caracs
4 pointes
V
I
d
( ) I
V
d
Rcarré ×==
2ln
pr
D
S

8. XRR

9. AFM

10. t
(min)
1/t
(1/min)
Rcarré
(Ω)
Épaisseur
(nm)
resistivité
(μΩ.cm)
Rugosité RMS
(nm)
Cu_06 1,25 0,04166667 18,4128642 24 44,19087397 0,346166667
Cu_05 2,5 0,02222222 10,8481436 45 48,81664606 0,628233333
Cu_04 5 0,01086957 5,77282179 92 53,10996046 0,95145
Cu_03 10 0,00546448 3,18103697 183 58,21297647 1,68035
TEMPS

11. TEMPS
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 2 4 6 8 10 12
Epaisseur(nm)
temps (min)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 2 4 6 8 10 12
Rcarré(Ω)
temps (min)
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
résisitivité(μΩ.cm)
épaissuer (nm)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0 50 100 150 200
rugositéRMS(nm)
épaisseur (nm)

12. TEMPS
Cu_06 Cu_05 Cu_04 Cu_03

13. TEMPS
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0 50 100 150 200
Rugositémoyenne(nm)
épaisseur (nm)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
0 50 100 150 200
rugositéRMS
épaisseur (nm)
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0 50 100 150 200
Skewness
épaisseur (nm)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 50 100 150 200
Kurtosis
épaisseur (nm)

14. V sub
(V)
Rcarré
(Ω)
Épaisseur
(nm)
resistivité
(μΩ.cm)
Rugosité RMS
(nm)
Cu_04 0 FLOAT 5,77282179 92 53,10996046 0,95145
Cu_13 -20 6,30957409 88 55,52425202 0,92676
Cu_35 -30 2,48685011 88 21,88428097 0,7453875
Cu_12 -40 2,16690628 82 17,76863146 0,62905
Cu_09 -60 1,17866428 78 9,193581356 0,75193
Cu_10 -80 0,62353794 71,5 4,45829624 0,819666667
Cu_11 -100 0,4649017 69 3,207821764 0,834573684
Polarisation substrat

15. Polarisation substrat
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
Epaisseur(nm)
Tension substrat (V)
0
1
2
3
4
5
6
7
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
Rcarré(Ω)
Tension substrat (V)
0
10
20
30
40
50
60
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
résisitivité(μΩ.cm)
Tension substrat (V)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
rugositéRMS(nm)
Tension substrat (V)

16. Polarisation substrat
Cu_04 Cu_13
Cu_11
Cu_12
Cu_09 Cu_10
Cu_35

17. Polarisation substrat
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
Rugositémoyenne(nm)
tension substrat (V))
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
rugositéRMS
tension substrat (V)
-0,2
-0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
Skewness
Tension substrat (V)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
Kurtosis
tension substrat (V)

18. p
(Pa)
Rcarré
(Ω)
Épaisseur
(nm)
resistivité
(μΩ.cm)
Rugosité RMS
(nm)
Cu_22 0,75 0,40141256 72,132 2,895469042 0,543325
Cu_16 1 0,44692093 71,317 3,187305966 0,39158
Cu_25 1,25 0,43413212 70,85 3,075826043 0,424109091
Cu_11 1,5 0,4649017 69 3,207821764 0,834573684
Cu_24 1,75 0,45923021 69 3,16868846 1,01355
Cu_17 2 0,94671334 68,376 6,473247156 0,800055556
Pression

19. Pression
68
68,5
69
69,5
70
70,5
71
71,5
72
72,5
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Epaisseur(nm)
Pression (Pa)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Rcarré(Ω)
Pression (Pa)
0
1
2
3
4
5
6
7
0 0,5 1 1,5 2 2,5
résisitivité(μΩ.cm)
Pression (Pa)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 0,5 1 1,5 2 2,5
rugositéRMS(nm)
Pression (Pa)

20. Pression
Cu_24
Cu_16
Cu_17
Cu_22 Cu_25
Cu_11

21. Pression
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Rugositémoyenne(nm)
Pression (Pa)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 0,5 1 1,5 2 2,5
rugositéRMS
Pression (Pa)
-0,15
-0,1
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Skewness
Pression (Pa)
2,45
2,5
2,55
2,6
2,65
2,7
2,75
2,8
2,85
2,9
2,95
3
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Kurtosis
Pression (Pa)

22. W
(μs)
Rcarré
(Ω)
Épaisseur
(nm)
resistivité
(μΩ.cm)
Rugosité RMS
(nm)
Cu_14 25 0,83208391 62,7 5,217166129 1,0478375
Cu_19 30 0,56491361 63,259 3,573587004 1,144664286
Cu_11 35 0,4649017 69 3,207821764 0,834573684
Cu_20 40 0,40493163 69,4 2,810225516 0,8156
Cu_15 45 0,54029057 76,824 4,150728246 1,020214286
Cu_36 50 0,52829945 76,824 4,058607711 0,9572375
Largeur impulsion

23. Largeur impulsion
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 10 20 30 40 50 60
Epaisseur(nm)
largeur (μs)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 10 20 30 40 50 60
Rcarré(Ω)
largeur (μs)
0
1
2
3
4
5
6
0 10 20 30 40 50 60
résisitivité(μΩ.cm)
largeur (μs)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 10 20 30 40 50 60
rugositéRMS(nm)
largeur (μs)

24. Cu_14
Cu_36Cu_15
Cu_19
Cu_20
Cu_11
Pression

25. Largeur impulsion
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 10 20 30 40 50 60
Rugositémoyenne(nm)
largeur (μs)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0 10 20 30 40 50 60
rugositéRMS
largeur (μs)
-0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 10 20 30 40 50 60
Skewness
largeur (μs)
2,45
2,5
2,55
2,6
2,65
2,7
2,75
2,8
0 10 20 30 40 50 60
Kurtosis
largeur (μs)

26. f
(Hz)
Rcarré
(Ω)
Épaisseur
(nm)
resistivité
(μΩ.cm)
Rugosité RMS
(nm)
Cu_21 200 5 0,61634961 66,912 4,124118527 1,184325
Cu_11 400 2,5 0,4649017 69 3,207821764 0,834573684
Cu_18 800 1,25 0,44515028 66,43 2,957133335 0,47061
Fréquence impulsions

27. Fréquence
66
66,5
67
67,5
68
68,5
69
69,5
0 200 400 600 800 1000
Epaisseur(nm)
fréquence (Hz)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 200 400 600 800 1000
Rcarré(Ω)
fréquence (Hz)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 200 400 600 800 1000
résisitivité(μΩ.cm)
fréquence (Hz)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 200 400 600 800 1000
rugositéRMS(nm)
fréquence (Hz)

28. Cu_21 Cu_18Cu_11
Fréquence

29. Fréquence
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 200 400 600 800 1000
Rugositémoyenne(nm)
fréquence (Hz)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 200 400 600 800 1000
rugositéRMS
fréquence (Hz)
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0 200 400 600 800 1000
Skewness
fréquence (Hz)
2,46
2,47
2,48
2,49
2,5
2,51
2,52
0 200 400 600 800 1000
Kurtosis
fréquence (Hz)

30. V sub
(V)
Rcarré
(Ω)
Épaisseur
(nm)
resistivité
(μΩ.cm)
Rugosité RMS
(nm)
Cu_32 0 2,66576805 188 50,11643932 3,2116
Cu_31 -20 0,82183927 163,5 13,43707202 0,538866667
Cu_30 -40 0,60317404 154,5 9,319038943 0,4227875
Cu_33 -60 0,22263859 154,5 3,439766291 0,894183333
Cu_27 -80 0,19016182 148 2,814394895 0,7292
Cu_34 -100 0,21798839 124,681 2,717901088 0,764033333
IONAUTICS - Polarisation substrat

31. Pulseurs
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 10 20 30 40 50
Tension(V)
temps (μs)
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50
Courant(A)
temps (μs)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 10 20 30 40 50
Tension(V)
temps (μs)
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50
Courant(A)
temps (μs)
Cu_11
Cu_11
Cu_33
Cu_33
P3Tech Ionautics

32. IONAUTICS - Polarisation substrat
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
Epaisseur(nm)
Tension substrat (V)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
Rcarré(Ω)
Tension substrat (V)
0
10
20
30
40
50
60
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
résisitivité(μΩ.cm)
Tension substrat (V)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
rugositéRMS(nm)
Tension substrat (V)

33. IONAUTICS - Polarisation substrat
0
10
20
30
40
50
60
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
résisitivité(μΩ.cm)
Tension substrat (V)
Ionautics
P3Tech
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
rugositéRMS(nm)
Tension substrat (V)
Ionautics
P3Tech

34. Cu_34
Cu_32 Cu_31 Cu_30
Cu_33 Cu_27
IONAUTICS - Polarisation substrat

35. IONAUTICS - Polarisation substrat
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
Rugositémoyenne(nm)
tension substrat (V))
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
rugositéRMS
tension substrat (V)
-0,15
-0,1
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
Skewness
Tension substrat (V)
2,35
2,4
2,45
2,5
2,55
2,6
2,65
2,7
2,75
2,8
2,85
2,9
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0
Kurtosis
tension substrat (V)

36. t
(min)
Idc (mA) Rcarré
(Ω)
Épaisseur
(nm)
resistivité
(μΩ.cm)
Rugosité RMS
(nm)
Cu_02 10 600 0,283763515 (757) 21,48089805 3,654083333
Cu_07 1 600 2,37909023 75,7 18,00971302 0,680683333
Cu_37 1 500 5,804345865
Cu_39 1 600 3,95173006
Cu_38 1 700 2,878288905
Cu_40 1 800 2,16316859
Echantillons test en DC

37. DC
0
1
2
3
4
5
6
7
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Rcarré(Ω)
courant (mA)

38. DC
Cu_02Cu_07
Cu_37 Cu_38Cu_39 Cu_40

39. DC
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
0 200 400 600 800 1000
Rugositémoyenne(nm)
courant (mA)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 200 400 600 800 1000
rugositéRMS
courant (mA))
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0 200 400 600 800 1000
Skewness
courant (mA)
2,45
2,5
2,55
2,6
2,65
2,7
2,75
2,8
2,85
2,9
0 200 400 600 800 1000
Kurtosis
courant (mA)

40. C’est tout
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