Диссертация (Технологические основы и методики послойного травления кристаллов интегральных схем с системой межсоединений на основе меди), страница 14
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 14 страницы из PDF
Для ВПТ медныхпроводников образца №5 использовался "процесс №5 ВПТ медныхпроводников ИС" параметры которого приведены ниже.этап 1(прогрев)этап 2расход HBr0 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 3.1.10 приведены изображения поверхности и сеченияобразца №5 после проведенного процесса ВПТ. На рисунке 3.1.11приведены изображения сечения образца №5, полученные методом ЛРСА.123а)б)Рис. 3.1.10. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №5 после ВПТ (процесс №5) медных проводников (а - РИМизображение,увеличениех24000,наклонобразца52°;б - РЭМ-изображение сечения, увеличение х100000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.1.11.
Изображение фрагмента сечения образца №5 после ВПТ(процесс №5) медных проводников (а) и распределение по сечениюсоставаматериалов(б,в - комбинационныеизображения;г - распределение меди; д - распределение платины; е - распределениекремния).124Анализ данных изображений показывает, что проводники М10, имежслойные проводники М10vМ9 удалены полностью. Вместе с тем, наизображении сечения (рис.
3.1.10б) видно, что в областях межслойныхпроводников М10vМ9 произошло частичное удаление проводников М9.Также в указанных областях присутствую бромиды меди, уровеньлетучести которых не позволил им удалиться из щелей под межслойнымдиэлектриком М10vМ9. Таким образом, уровень летучести продуктовреакции рабочего газа с проводниками М10 и М10vМ9 позволил имбеспрепятственно удаляться вакуумной системой PlasmaLab100. Такженеобходимо отметить, что в отличии от методов жидкостного травлениямеди, ДБС, в данном случае, не может выступать в качестве стоп-слоя приудалении медных проводников.3.2.Низкотемпературные методыУчитывая, что не все современные системы ВПТ обеспечиваютвозможность реализации высокотемпературных процессов травления, вданной части диссертации приведены результаты экспериментальныхисследований в области понижения температуры сухого травления медныхпроводников системы межсоединений ИС, выполненные по тремосновным направлениям:- за счет использования многокомпонентных газовых смесей;- за счет использования внешнего УФ излучения;- за счет использования циклических процессов.3.2.1.
Исследование возможности понижения температуры сухоготравления медных проводников ИС за счет использованиямногокомпонентных газовых смесейУчитывая данные, приведенные в работе [45], а также техническиехарактеристики системы ВПТ PlasmaLab 100, для отработки технологии125низкотемпературногосухоготравлениямедиприиспользованиимногокомпонентных газовых смесей были реализованы процессы ВПТ спараметрами приведенными в таблице 3.2.1.Приотработкетехнологииизменялисьследующиепараметрыпроцесса сухого травления:- состав рабочей смеси;- общий расход рабочей смеси;- мощность RF генератора (значение смещения);- мощность ICP генератора (плотность ХАЧ);- давление в реакторе;- расстояние между ICP-источником и образцом (высота стола);- температура образца.Время травления для всех исследуемых процессов составило 5 минут.Перед началом процесса травления, для всех образцов осуществляласьпроцедура прогрева, предусматривающая процесс травления в азотнойплазме при температуре совпадающей с основным процессом.
Параметрыпроцесса следующие:расход N250 см3/минмощность RF100 Wмощность ICP290 Wдавление в камере50 мТоррвысота стола0 ммтемператураX°Сдавление He5 мТоррвремя процесса5 мин126Таблица 3.2.1Параметры процессов низкотемпературного сухого травления меди прииспользовании многокомпонентных газовых смесейГаз 2- Давление Давление Темпер Высота Время Рис.Газ 1 ICP№RFп.п. мощ-ть, мощ-ть, расход расход мТорр He, мТорр атура, стола, процес, минмм°СВт (см3/мин) (см3/мин)Вт3.2.11250290BCl3 - 4 Ar - 435250052250290BCl3 - 3Ar - 325200053250290BCl3 - 3N2 - 325200054150290BCl3 - 1Ar - 5251008555200290BCl3 - 1Ar - 5151008556150290Cl2 - 1Ar - 5251008557250290Cl2 - 2Ar - 825100053.2.23.2.33.2.43.2.53.2.63.2.73.2.83.2.93.2.103.2.113.2.123.2.133.2.14На рисунках 3.2.1 - 3.2.14 приведены изображения поверхности,сечений поверхности, а также распределения материалов по сечениюобразцов после ВПТ медных проводников.127Образец №1а)б)Рис.
3.2.1. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №1 после ВПТ медных проводников (а - РЭМ-изображение,увеличение х24675, наклон образца 52°; б - РЭМ-изображение сечения,увеличение х60000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.2.2. Изображение сечения образца №1 после ВПТ медныхпроводников (а) и распределение по сечению состава материалов(б - комбинационноег - распределениеизображение;вольфрама;е - распределение кремния).в - распределениед - распределениемеди;платины;128Образец №2а)б)Рис.
3.2.3. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №2 после ВПТ медных проводников (а - РЭМ-изображение,увеличение х21000, наклон образца 52°; б - РИМ-изображение сечения,увеличение х40000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.2.4. Изображение сечения образца №2 после ВПТ медныхпроводников (а) и распределение по сечению состава материалов(б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределение хлора; д - распределение платины; е - распределениекремния).129Образец №3а)б)Рис. 3.2.5. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №3 после ВПТ медных проводников (а - РЭМ-изображение,увеличение х20000, наклон образца 52°; б - РЭМ-изображение сечения,увеличение х40000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис.
3.2.6. Изображение сечения образца №3 после ВПТ медныхпроводников (а) и распределение по сечению состава материалов(б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределение хлора; д - распределение платины; е - распределениекремния).130Образец №4а)б)Рис.
3.2.7. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №4 после ВПТ медных проводников (а - РИМ-изображение,увеличение х40000, наклон образца 52°; б - РЭМ-изображение сечения,увеличение х50000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.2.8. Изображение сечения образца №4 после ВПТ медныхпроводников (а) и распределение по сечению состава материалов(б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределение хлора; д - распределение платины; е - распределениекремния).131Образец №5а)б)Рис. 3.2.9. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №5 после ВПТ медных проводников (а - РИМ-изображение,увеличение х40000, наклон образца 52°; б - РИМ-изображение сечения,увеличение х60000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.2.10.
Изображение сечения образца №5 после ВПТ медныхпроводников (а) и распределение по сечению состава материалов(б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределение хлора; д - распределение платины; е - распределениекремния).132Образец №6а)б)Рис. 3.2.11. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №6 после ВПТ медных проводников (а - РИМ-изображение,увеличение х30000, наклон образца 52°; б - РИМ-изображение сечения,увеличение х60000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.2.12.
Изображение сечения образца №6 после ВПТ медныхпроводников (а) и распределение по сечению состава материалов(б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределение хлора; д - распределение платины; е - распределениекремния).133Образец №7а)б)Рис.
3.2.13. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №7 после ВПТ медных проводников (а - РИМ-изображение,увеличение х12000, наклон образца 52°; б - РИМ-изображение сечения,увеличение х25000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.2.14. Изображение сечения образца №7 после ВПТ медныхпроводников (а) и распределение по сечению состава материалов(б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределение хлора; д - распределение платины; е - распределениекремния).134Анализ изображений образцов кристаллов ПЛИС ф.
XILINX Virtex-4(рис. 3.2.1 - 3.2.14) после выполненных процессов ВПТ (табл. 3.2.1)показал, что использование многокомпонентных смесей позволилоснизить температуру сухого травления меди до 100°С (образец № 4).3.2.2. Исследование возможности понижения температуры сухоготравления медных проводников ИС за счет использованияциклических процессовУчитывая данные, приведенные в работах [62, 63], а такжетехническиехарактеристикисистемыВПТPlasmaLab100,дляисследования возможности понижения температуры сухого травлениямеди при использовании циклических процессов были реализованыпроцессы ВПТ с параметрами приведенными в таблице 3.2.2.
