Автореферат (1091323), страница 3
Текст из файла (страница 3)
4. Кристалл ПЛИС фирмы XILINX Virtex-4 после ВПТ меди за счеттермодесорбции галогенидов меди (пассивация поверхности CuxCly):(а) изображение поверхности образца;(б) распределение материалов по вертикальному сечению образца.В результате проведенных экспериментальных исследований (параметры процессовприведены в таблице 1), в которых изменялись температура, давление, расход рабочего газаи смещение, было определено, что селективное, относительно ДБС, удаление меди возможноза счет термодесорбции хлоридов меди при использовании в качестве рабочего газа BCl 3.Результаты равномерного удаления медных проводников были получены при температуреобразца 280°С (рис. 5) за счет повышения летучести продуктов реакции при понижениидавления в реакторе до ~0,25 Па.
При использовании HBr в качестве рабочего газа медныепроводники были удалены селективно к диэлектрику, однако добиться селективности к ДБСне удалось.Проведенные экспериментальные исследования по понижению температуры ВПТ медиза счет усиления физической компоненты процесса (параметры процессов приведены втаблице 2) позволили получить устойчивые результаты для рабочей смеси газов BCl 3/Ar придавлении ~2,5 Па и температуре образца 100°С. При этом значение селективности к ДБСсохранилось на приемлемом уровне.13а)б)Рис.
5. Кристалл ПЛИС фирмы XILINX Virtex-4 после ВПТ меди за счеттермодесорбции галогенидов меди:(а) изображение поверхности образца;(б) распределение материалов по вертикальному сечению образца.Таблица 1. Параметры процессов ВПТ меди за счет термодесорбции галогенидов меди(мощность источника индуктивно-связанной плазмы - 290 Вт; высота стола - 0 мм; времяпроцесса - 5 мин)№ВЧ мощность,ВтРасход газа,см3/минДавление,ПаДавление He,ПаТемпература,°С1200BCl3 - 300,50,652002250BCl3/HBr/Ar - 10/5/100,50,652503200BCl3 - 100,41,32504250BCl3 - 50,250,652805250HBr - 50,250,6528014Таблица 2. Параметры процессов ВПТ меди за счет десорбции галогенидов медиувеличением доли физической компоненты процесса (мощность источника индуктивносвязанной плазмы - 290 Вт; давление He - 0,65 Па; время процесса - 5 мин)№.
ВЧ мощность, Расход газа 1Втсм3/минРасход газа 2 Давление Температура, Высота стола,см3/минПа°Смм1250BCl3 - 4Ar - 40,425002250BCl3 - 3Ar - 30,2520003250BCl3 - 3N2 - 30,2520004150BCl3 - 1Ar - 50,25100855200BCl3 - 1Ar - 50,13100856150Cl2 - 1Ar - 50,25100857250Cl2 - 2Ar - 80,251000Понизить температуру ВПТ меди при использовании циклических процессов, вкоторых на первом этапе формировались галогениды меди, а на втором происходило ихудаление физическим распылением (параметры процессов приведены в таблице 3), неудалось, что может быть связано с малой производительностью системы откачки (520 л/с),используемой системы ВПТ.
Однако, применение на втором этапе метода жидкостноготравления в растворе 6% соляной кислоты (параметры процессов приведены в таблице 4)позволило, селективно к ДБС, удалить медные проводники (рис. 6).Таблица 3. Параметры процессов ВПТ меди при десорбции галогенидов медифизическим распылением на втором этапе циклического процесса (мощность источникаиндуктивно-связанной плазмы - 290 Вт; давление He - 0,65 Па; высота стола - 0 мм)№этапВЧ мощность,ВтРасход газа,см3/мин1этап 1150BCl3 - 50,2520030этап 2250Ar - 100,420060этап 1150BCl3 - 50,2515010этап 2250Ar - 100,651501202Давление, Температура, Время процесса, сПа°С15Таблица 4.
Параметры процессов ВПТ меди за счет удаления галогенидов меди ЖТ навтором этапе циклического процесса№этап1этап 1этап 22этап 1этап 2параметрывремяпроцесса,минВЧИСП РасходДавление, Давление Темпер-ра, Высотамощ-ть, мощ-ть, газа,ПаHe, Па°Сстола, ммВтВт см3/минBCl3 - 32502900,250,652000N2 - 3жидкостное травление в 6% растворе HClВЧИСП РасходТемпе Высота УФДавление, Давлениемощ-ть, мощ-ть, газа,ратура стола, мощноПаHe, ПаВтВт см3/мин, °Сммсть2900Cl2 - 50,40,6510085 200 Втжидкостное травление в 6% растворе HClа)510510б)в)Рис.
6. Кристалл ПЛИС фирмы XILINX Virtex-4 после ВПТ меди при использованиициклических процессов (1-й этап: ВПТ; 2-й этап: ЖТ):(а) изображение поверхности образца после ВПТ меди;(б) изображение поверхности образца после ЖТ хлоридов меди;(в) распределение материалов поверхности образца после ЖТ хлоридов меди.16По результатам проведенных исследований можно сделать вывод о возможностипонизить температуру травления меди при использовании циклического процесса с этапомЖТ до комнатных значений, при условии реализации нескольких циклов ВПТ/ЖТ.Для экспериментальных исследований возможности понижения температуры ВПТмедных проводников за счет фотодесорбции использовалось несколько источников УФизлучения: светодиодный УФ излучатель АФС-365 (λ = 365 нм) мощностью 80 мВт/м 2 иртутнаяУФлампа HSBW160 мощностью150мВт/м 2.
УказанныеУФисточникимонтировались сверху реактора над боросиликатным (по сведениям производителя) стеклом(прозрачно для УФ - λ=365 нм - основная УФ волна используемых излучателей) такимобразом, чтобы излучение падало на образец.Для отработки технологии были реализованы процессы ВПТ с параметрами,приведенными в таблице 5.Таблица 5. Параметры процессов ВПТ меди за счет фотодесорбции галогенидов меди(давление He - 0,65 Па)№ВЧИСП Расход Расход Давление, Температура, Высота Время Источникп.п.
мощ-ть, мощ-ть, газа 1, газа 2,Па°Сстола, процесса,УФВтВт см3/мин см3/минмммин1250290BCl3 - 5-0,2510005АФС2250290BCl3 - 5-0,2515005АФС3250290BCl3 - 2 Ar - 80,2515005АФС4250290BCl3 - 3 Ar - 70,25150855АФС5250290Cl2 - 3Ar - 70,25150855АФС6250290Cl2 - 5-0,2510005HSBW7250290Cl2 - 5-0,25100855HSBW82500Cl2 - 5-0,1310005HSBW92900Cl2 - 5-0,41008510HSBWПроведенные экспериментальные исследования показали, что понизить температурусухого травления меди до 100°С за счет использования внешнего УФ излучения не удается.Возможно, это связано с тем, что штатное боросиликатное стекло не пропускаетдостаточного для десорбции хлоридов меди УФ излучения или малой мощностииспользуемых УФ излучателей, а также малой производительности системы откачки.17Учитывая сложности с изменением вакуумной системы PlasmaLab100, исследования попонижению температуры сухого травления меди с использованием внешнего УФ излучениянеобходимопродолжитьсприменениемболеемощныхи,возможно,болеекоротковолновых, источников УФ излучения, и заменой штатного боросиликатного стеклана кварцевое.Вчетвертойглавепредставленырезультатысинтезаметодапослойногопрепарирования кристаллов современных ИС с системой межсоединений на основе меди, атакже осуществлена экспериментальная проверка разработанного метода на примерекристалла ПЛИС Virtex-4 фирмы Xilinx.Показано, что конкретная реализация метода послойного препарирования кристаллаИС с системой межсоединений на основе меди зависит от конструктивных особенностейобразца (например, наличие дополнительного верхнего слоя проводников на основеалюминия и др.) и доступного оборудования.В обобщенном виде схема послойного препарирования кристалла приведена нарисунке 7.Рис.
7. Обобщенная схема метода послойного препарирования кристаллов ИС ссистемой межсоединений на основе меди.18Учитывая, что особенности системы межсоединений на основе меди, в основном,связаны с проводниками, выполнение основных этапов послойного препарированиякристалла (за исключением этапа удаления слоя проводников) выполняется методамианалогичными, применяемым для препарирования кристаллов с алюминиевой системоймежсоединений,описаннымивлитературе.Используяэтиданные,результатыэкспериментальных исследований настоящей диссертации (главы 2 и 3) и результатыисследования конструктивно-технологических особенностей образца ПЛИС Virtex-4 фирмыXilinx, был сформулирован алгоритм (рис.
8) и осуществлено его послойное препарирование(рис. 9, 10).В результате проведенной экспериментальной проверки разработанного алгоритмапослойногопрепарированиякристаллаустановлено,чторазработанныеметодикиселективного травления медных проводников системы межсоединений современныхкристаллов, позволяют качественно осуществлять послойное препарирование кристаллов сцельюисследованиятопологическихслоевнапредметлокализацииотказовкатастрофического типа, что позволит увеличить процент выхода годных при изготовлениисовременных ИС.19Рис. 8.
Алгоритм послойного препарирования ПЛИС Virtex-4 XC4VLX25 фирмыXILINX.Рис. 9. Осуществление доступа к кристаллу ПЛИС Virtex-4 XC4VLX25 фирмы XILINX.20а)б)в)г)д)е)ж)з)и)к)л)м)Рис. 10. Изображения фрагментов топологии кристалла Virtex-4 после отсоединениякристалла от ПП (а), подготовки кристалла к препарированию (б), ВПТ М12 (в), ВПТМ12vМ11 и dM11 (г), ВПТ М11 (д), планаризации М11vM10 (е), ВПТ М11vM10 и dM10 (ж),ВПТ М9 (з), ВПТ М7vM6 и dM6 (и), ВПТ М3vM2 и dM2 (к), ВПТ М2vP1 и dP1 (л), ЖТ слояP1 (м).21ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ1. Основные отличия систем межсоединений кристаллов ИС на основе меди иалюминия заключаются в способе формирования самих проводников, материале иконструкции диффузионно-барьерного слоя.2.
При жидкостном травлении аммиачным комплексом двухвалентной меди возможноселективно к ДБС удалять медные проводники системы межсоединений кристаллов ИС.3. Применение смеси соляной кислоты и перекиси водорода при ЖТ позволяетселективно к ДБС удалять медные проводники системы межсоединений кристаллов ИС.4. Установлено, что использование плазмообразующего газа BCl3 при ВПТ позволяетселективно к ДБС удалять медные проводники системы межсоединений кристаллов ИС засчет термодесорбции (температура образца 280°С) галогенидов меди.5.
Показано, что температура селективного к ДБС удаления медных проводниковсистемы межсоединений кристаллов ИС может быть понижена до 100°С за счет усиленияфизической компоненты процесса путем разбавления основного плазмообразующего газа(BCl3) аргоном.6. Температура селективного к ДБС удаления медных проводников системымежсоединений кристаллов ИС может быть понижена до комнатных значений за счетциклического использования методов ВПТ и ЖТ.7. Разработанные методики селективного к ДБС удаления меди обеспечиваютпроведение послойного препарирования современных кристаллов ИС (топологическиенормы 90 - 22 нм) с системой межсоединений на основе меди.Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:1.Милованов Р.А., Буробин В.А., Щука А.А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
