Автореферат (1091323)
Текст из файла
На правах рукописиМИЛОВАНОВ Роман АлександровичТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДИКИ ПОСЛОЙНОГО ТРАВЛЕНИЯКРИСТАЛЛОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ С СИСТЕМОЙ МЕЖСОЕДИНЕНИЙ НАОСНОВЕ МЕДИСпециальность05.27.06Технология и оборудование для производстваполупроводников, материалов и приборовэлектронной техникиАвтореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМОСКВА - 2015 год2Работа выполнена в учебно-научном объединении "Электроника" федеральногогосударственногобюджетногообразовательногоучреждениявысшегообразования«Московский государственный университет информационных технологий, радиотехники иэлектроники» (МИРЭА).Научныйруководитель:член-корреспондент РАН,доктор физико-математических наукЛукичев Владимир ФедоровичОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,Вяткин Анатолий Федоровичзаместитель директора по научной работе Институтапроблем технологии микроэлектроники и особочистыхматериалов РАН (ИПТМ РАН)кандидат технических наук,Гасников Алексей Олеговичнаучный сотрудник Научно-образовательного центра«Нанотехнологии» Санкт-Петербургскогогосударственного электротехнического университета«ЛЭТИ» имени В.
И. УльяноваВедущая организация:Научно-производственноеМосквапредприятие«Пульсар»,Защита состоится ___ ___________ 2016 г. в ___часов___ мин. на заседанииДиссертационного совета Д212.131.02 в Московском государственном университетеинформационных технологий, радиотехники и электроники по адресу: 119454, г. Москва,проспект Вернадского, д. 78. Автореферат диссертации размещен на сайте МИРЭАwww.mirea.ruС диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИРЭААвтореферат разослан «___» _________2015 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д212.131.02к.ф-м.н., доцентЮрасов А.Н.3Общая характеристика работыАктуальность темы.Современные интегральные схемы (ИС) представляют собой сложные структуры,производство которых состоит из множества разнообразных технологических процессов.Наиболее ёмким, с точки зрения производства, является процесс изготовления кристалловИС. Учитывая большие объемы производства современных заводов-изготовителей,уменьшение процента выхода годных ИС из-за нарушения работоспособности кристаллов(отказа), делает процесс анализа их отказов (англ.
failure analysis - FA) одним изприоритетных направлений деятельности в производстве.Основным этапом анализа отказов катастрофического типа является анализ системымежсоединений элементов схемы, которая представляет собой многослойную структуру изпроводников, разделенных (внутри одного слоя и между слоями) диэлектриком.Нарушения в системе межсоединений (возникновение замыканий или обрывов впроводниках) приводит к искажению электрической схемы ИС, что, как правило, негативносказывается на ее работоспособности.
Выявление областей появления подобных нарушенийявляется необходимым условием дальнейшего анализа их возникновения и принятия мер поустранению причин, вызвавших неисправность.Учитывая, что система межсоединений имеет многослойную структуру, одним изметодов ее анализа является послойное препарирование с последующим исследованиемповерхности топологических слоев с использованием различных типов микроскопов(оптический, растровый электронный, сканирующий зондовый и др.).При производстве современных ИС неуклонно растет доля кристаллов с системоймежсоединений на основе меди. Замена алюминия как основного материала проводящихслоев кристаллов ИС на медь в основном обусловлена необходимостью уменьшения временизадержкираспространениясигналов(RC-задержка),котороерезковозрастаетсуменьшением топологических норм изготовления кристаллов и ограничивает значениетактовой частоты ИС.Учитывая широкое распространение ИС с системой межсоединений на основе меди,актуальным является разработка методов анализа отказов кристаллов, в том числе, в областипослойного препарирования.
Вместе с тем, анализ литературных источников показал, чтосуществующие работы носят фрагментарный характер, в то время как фундаментальныеисследования по теме послойного препарирования таких кристаллов отсутствуют.4Цель работы заключается в исследовании технологических основ и разработкеметодик послойного препарирования кристаллов ИС с системой межсоединений на основемеди для повышения процента выхода годных в производстве ИС и при разработке новыхИС. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:1.
Обобщить структурные особенности топологических слоев кристаллов с системоймежсоединений на основе меди;2. Проанализировать существующие методы послойного препарирования кристалловИС с системой межсоединений на основе алюминия;3. Исследовать процессы селективного к диффузионно-барьерному слою (ДБС)жидкостного травления (ЖТ) медных проводников системы межсоединений кристаллов,проанализировать их особенности и разработать соответствующие методики;4. Исследовать процессы селективного к ДБС вакуумно-плазменного травления (ВПТ)медныхпроводниковсистемымежсоединенийкристаллов,проанализироватьихособенности и разработать соответствующие методики;5.
Усовершенствовать технологию послойного препарирования кристаллов ИС ссистемой межсоединений на основе меди за счет включения в состав методик селективного кДБС травления медных проводников;6. Провести апробацию разработанных методик послойного препарирования кристаллаИС с системой межсоединений на основе меди.Обоснованностьи достоверностьполученных результатовподтверждаютсяпроведенными экспериментальными исследованиями, согласованностью их результатов стеоретическими данными и отсутствием между ними противоречий.Научная новизна.1. Впервые показано, что при жидкостном травлении меди, применение аммиачногокомплексадвухвалентноймеди(II),выступающегоодновременноокислителемикомплексообразователем одновалентной меди (I), позволяет селективно к ДБС из танталаудалять медные проводники системы межсоединений кристаллов ИС;2.
Установлено, что при жидкостном травлении меди в смеси соляной кислоты иперекиси водорода увеличение концентрации H2O2 до 1% приводит к протеканию процессатравления через две стадии: образования нерастворимой пленки монохлорида меди наповерхности и последующим доокислением CuCl до растворимого CuCl2, что позволяетравномерно и селективно к ДБС удалять медные проводники системы межсоединенийкристаллов ИС;53. Впервые продемонстрирована возможность селективного к low-k диэлектрику типаSiOCH ВПТ медных проводников системы межсоединений кристаллов ИС при температуреобразца 280°С за счет термодесорбции галогенидов меди при понижении давления вреакторе до ~0,25 Па и применении плазмообразующего газа HBr;4. Впервые продемонстрирована возможность селективного к ДБС ВПТ медныхпроводников системы межсоединений кристаллов ИС при температуре образца 280°С за счеттермодесорбции галогенидов меди при понижении давления в реакторе до ~0,25 Па иприменении плазмообразующего газа BCl3;5.
Впервые показана возможность снижения температуры селективного к ДБС ВПТмедных проводников системы межсоединений кристаллов ИС в смеси BCl 3/Ar до 100°С засчетувеличенияфизическойкомпонентыпроцессаврезультатедобавкикплазмообразующему газу аргона;6. Показана потенциальная возможность понижения температуры селективного к ДБСудаления медных проводников системы межсоединений кристаллов ИС до ~20°С за счетиспользования циклического процесса, включающего этапы ВПТ и ЖТ.Практическая ценность работы.
Полученные результаты позволяют увеличитьпроцент выхода годных кристаллов при производстве современных ИС с медной системоймежсоединений за счет локализации отказов катастрофического типа.Основные положения, выносимые на защиту.1. Новая методика селективного к ДБС жидкостного травления медных проводниковсистемымежсоединенийкристалловИСсприменениемаммиачногокомплексадвухвалентной меди, выступающего одновременно окислителем и комплексообразователемодновалентной меди (I);2. Новая методика селективного к ДБС жидкостного травления медных проводниковсистемы межсоединений кристаллов ИС с применением смеси соляной кислоты и перекисиводорода, включающая две стадии: образование нерастворимой пленки монохлорида меди наповерхности и последующее доокисление CuCl до растворимого CuCl2;3.
Новая методика селективного к ДБС ВПТ медных проводников системымежсоединенийкристалловИСсприменениемплазмообразующегогазаBCl3итемпературой образца 280°С;4. Новая методика селективного к ДБС ВПТ медных проводников системымежсоединений кристаллов ИС с применением плазмообразующей смеси BCl 3/Ar итемпературой образца 100°С;65. Новая методика селективного к ДБС удаления медных проводников системымежсоединений кристаллов ИС с достижимой температурой образца 20°С на основециклического процесса, включающего этапы ВПТ и ЖТ.Апробация работы.Основные результаты диссертации изложены в 12 работах (из них 8 в списке ВАК),которые приведены в списке опубликованных работ, а также докладывались на следующихконференциях и семинарах:1.
Международная конференция "Микро- и наноэлектроника - 2012", Москва Звенигород, 1-5 октября 2012 г.2. 4-я международная научно-техническая конференция "Технологии микро- инаноэлектроники в микро- и наносистемной технике", Москва, 27-28 марта 2014 г.3. Международная конференция "Микро- и наноэлектроника - 2014", Москва Звенигород, 6-10 октября 2014 г.Личный вклад автора. Автору принадлежат основные идеи, положенные в основуисследования особенностей послойного препарирования кристаллов ИС с системоймежсоединений на основе меди, их реализация и апробирование.Объем и структура работыДиссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка публикацийавтора, списка цитируемой литературы. Объем работы составляет __192__ страницы,включая __161__ рисунок, __19__ таблиц.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
