Диссертация (Технологические основы и методики послойного травления кристаллов интегральных схем с системой межсоединений на основе меди), страница 13
Описание файла
Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Технологические основы и методики послойного травления кристаллов интегральных схем с системой межсоединений на основе меди". PDF-файл из архива "Технологические основы и методики послойного травления кристаллов интегральных схем с системой межсоединений на основе меди", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "диссертации и авторефераты" в общих файлах, а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата технических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст 13 страницы из PDF
2.1);- растровый электронно-ионный микроскоп Quanta 200 3D (п. 2.1);- растровый электронный микроскоп NovaNanoSem230 (п. 2.1);- система локального рентгено-спектрального анализа Quantax (п. 2.1).Подготовкаобразцакристаллакисследованиямвыполняласьаналогичным, приведенному в главе 2 (экспериментальные исследованияметодов жидкостного травления), образом.3.1.ВкачествеВысокотемпературные методыстартовогопроцессапоотработкетехнологииселективного травления медных проводников системы межсоединений ИСиспользовался рекомендованный фирмой Oxford Plasma Technologyрецепт:113расход BCl340 см3/минмощность RF200 Wмощность ICP290 Wдавление в камере4 мТоррвысота стола0 ммтемпература200°Сдавление He5 мТоррОбразец №1Образец №1 представляет из себя кристалл ПЛИС Virtex-4 (см.п. 2.2.1) с удаленными пассивацией, верхним слоем алюминиевыхпроводников (М11), межслойным (М11vМ10) и частично внутрислойным(dМ10) диэлектриками.
Подготовка образца осуществлялась аналогичнообразцам для экспериментальных исследований методов жидкостноготравления медных проводников ИС (п .2.2).Для ВПТ медных проводников образца №1 использовался "процесс№1 ВПТ медных проводников ИС" параметры которого приведены ниже.расход BCl330 см3/минмощность RF200 Wмощность ICP290 Wдавление в камере4 мТоррвысота стола0 ммтемпература200°Сдавление He5 мТоррвремя процесса5 минНа рисунке 3.1.1 приведены изображения поверхности и сеченияобразца №1 после проведенного процесса (процесс №1 ВПТ медныхпроводников ИС).
На рисунке 3.1.2 приведены изображения сеченияполученные методом ЛРСА.114а)б)Рис. 3.1.1. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №1 после ВПТ (процесс №1) медных проводников (а - РЭМизображение,увеличениех30000,наклонобразца52°;б - РИМ-изображение сечения, увеличение х70000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.1.2. Изображение фрагмента сечения образца №1 после ВПТ(процесс №1) медных проводников (а) и распределение по сечениюсостава материалов (б - комбинационное изображение; в - распределениемеди;г - распределениее - распределение кремния).хлора;д - распределениеплатины;115Анализ данных изображений показывает, что поверхность образцапокрыта слоем хлоридов меди, проводники М10 частично удалены. Такимобразом параметры проведенного процесса не позволили поднятьлетучесть продуктов реакции до уровня, позволяющего им удалятьсявакуумной системой PlasmaLab100.
В следующем эксперименте былорешено повысить летучесть продуктов реакции за счет повышениятемпературыпроцесса,увеличениямощностиВЧ-генератораииспользования многокомпонентной газовой смеси.Образец №2Образец №2 представляет из себя кристалл ПЛИС Virtex-4 (см.п. 2.2.1) подготовленный аналогично образцу №1. Для ВПТ медныхпроводников образца №2 использовался "процесс №2 ВПТ медныхпроводников ИС" параметры которого приведены ниже.расход BCl310 см3/минрасход Ar10 см3/минрасход HBr5 см3/минмощность RF250 Wмощность ICP290 Wдавление в камере4 мТоррвысота стола0 ммтемпература250°Сдавление He5 мТоррвремя процесса5 минНа рисунке 3.1.3 приведены изображения поверхности и сеченияобразца №2 после проведенного процесса (процесс №2 ВПТ медныхпроводников ИС). На рисунке 3.1.4 приведены изображения сеченияполученные методом ЛРСА.116а)б)Рис.
3.1.3. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №2 после ВПТ (процесс №2) медных проводников (а - РЭМизображение,увеличениех20000,наклонобразца52°;б - РИМ-изображение сечения, увеличение х30000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.1.4. Изображение фрагмента сечения образца №2 после ВПТ(процесс №2) медных проводников (а) и распределение по сечениюсостава материалов (б - комбинационное изображение; в - распределениемеди;г - распределениераспределение брома).хлора;д - распределениеплатины;е-117Анализ данных изображений показывает, что поверхность образцачастично покрыта слоем состоящим из хлорида и бромида меди,проводникиМ10удаленыполностью.Такимобразомпараметрыпроведенного процесса не позволили поднять летучесть продуктовреакции до уровня, позволяющего им полностью удаляться вакуумнойсистемой PlasmaLab100.
В следующем эксперименте было решенопредварительно прогреть образец и повысить летучесть продуктов реакцииза счет понижения давления и уменьшения расхода рабочего газа.Образец №3Образец №3 представляет из себя кристалл ПЛИС Virtex-4 (см.п. 2.2.1) подготовленный аналогично образцу №1. Для ВПТ медныхпроводников образца №3 использовался "процесс №3 ВПТ медныхпроводников ИС" параметры которого приведены ниже.этап 1(прогрев)этап 2расход BCl30 см3/мин10 см3/минрасход N250 см3/мин0 см3/минмощность RF100 W200 Wмощность ICP290 W290 Wдавление в камере50 мТорр3 мТоррвысота стола0 мм0 ммтемпература250°С250°Сдавление He10 мТорр10 мТоррвремя процесса5 мин5 минНа рисунке 3.1.5 приведены изображения поверхности и сеченияобразца №3 после проведенного процесса (процесс №3 ВПТ медныхпроводников ИС). На рисунках 3.1.6, 3.1.7 приведены изображениясечения и поверхности образца №3, полученные методом ЛРСА.118а)б)Рис.
3.1.5. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №3 после ВПТ (процесс №3) медных проводников (а - РЭМизображение,увеличениех16000,наклонобразца52°;б - РЭМ-изображение сечения, увеличение х40000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.1.6. Изображение фрагмента сечения образца №3 после ВПТ(процесс №3) медных проводников (а) и распределение по сечениюсостава материалов (б - комбинационное изображение; в - распределениемеди;г - распределениее - распределение кремния).хлора;д - распределениеплатины;119а)б)в)г)д)е)Рис. 3.1.7. Изображение фрагмента образца №3 после ВПТ (процесс№3) медных проводников (а) и распределение состава материалов поповерхности (б - комбинационное изображение; в - распределение меди;г - распределение хлора; д - распределение кремния; е - распределениекислорода).Анализ данных изображений показывает, что проводники М10удалены полностью. В областях расположения межслойных проводниковМ10vМ9 поверхность покрыта слоем хлорида меди (при этом самимежслойные проводники М10vМ9, также полностью удалены).
Такимобразом,уровеньлетучестипродуктовреакциирабочегогазаспроводниками М10 позволил им беспрепятственно удаляться вакуумнойсистемой. В тоже время при травлении межслойных проводников,находящихся в углублениях (1,5 мкм), продукты реакции удалены не были.Таким образом параметры проведенного процесса не позволили поднятьлетучесть продуктов реакции до уровня, позволяющего им полностьюудаляться вакуумной системой PlasmaLab100. В следующем экспериментебыло решено повысить летучесть продуктов реакции за счет понижения120давления, мощности ВЧ-генератора, температуры образца и уменьшениярасхода рабочего газа.Образец №4Образец №4 представляет из себя кристалл ПЛИС Virtex-4 (см.п. 2.2.1) подготовленный аналогично образцу №1.
Для ВПТ медныхпроводников образца №4 использовался "процесс №4 ВПТ медныхпроводников ИС" параметры которого приведены ниже.этап 1(прогрев)этап 2расход BCl30 см3/мин5 см3/минрасход N250 см3/мин0 см3/минмощность RF100 W250 Wмощность ICP290 W290 Wдавление в камере50 мТорр2 мТоррвысота стола0 мм0 ммтемпература250°С280°Сдавление He5 мТорр5 мТоррвремя процесса5 мин5 минНа рисунке 3.1.8 приведены изображения поверхности и сеченияобразца №4 после проведенного процесса (процесс №4 ВПТ медныхпроводников ИС). На рисунке 3.1.9 приведены изображения сеченияобразца №4, полученные методом ЛРСА.121а)б)Рис. 3.1.8. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №4 после ВПТ (процесс №4) медных проводников (а - РЭМизображение,увеличениех12000,наклонобразца0°;б - РИМ-изображение, увеличение х25000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.1.9.
Изображение фрагмента сечения образца №4 после ВПТ(процесс №4) медных проводников (а) и распределение по сечениюсостава материалов (б - комбинационное изображение; в - распределениемеди;г - распределениее - распределение кислорода).платины;д - распределениекремния;122Анализ данных изображений показывает, что проводники М10удалены полностью. Межслойные проводники М10vМ9 удалены примернона половину толщины.
Таким образом, уровень летучести продуктовреакции рабочего газа с проводниками М10 и М10vМ9 позволил имбеспрепятственноудалятьсявакуумнойсистемойPlasmaLab100.Вследующем эксперименте было решено повторить процесс №4 заисключением рабочего газа, в качестве которого взяли HBr. Выбор газаобусловлен схожими механизмами взаимодействия радикалов хлора иброма с медью.Образец №5Образец №5 представляет из себя кристалл ПЛИС Virtex-4 (см.п. 2.2.1) подготовленный аналогично образцу №1.
