Диссертация (1091328), страница 16
Текст из файла (страница 16)
3.2.38. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №5 после ВПТ медных проводников при использовании внешнегоУФ излучения (а - РИМ-изображение, х16000, наклон образца 52°;б - РИМ-изображение сечения, х60000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.2.39. Изображение фрагмента сечения образца №5 после ВПТмедных проводников при использовании внешнего УФ излучения (а) ираспределение по сечению состава материалов (б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределениед - распределение платины; е - распределение кремния).хлора;151Образец №6а)б)Рис.
3.2.40. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №6 после ВПТ медных проводников при использовании внешнегоУФ излучения (а - РИМ-изображение, х30000, наклон образца 52°;б - РИМ-изображение сечения, х60000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.2.41. Изображение фрагмента сечения образца №6 после ВПТмедных проводников при использовании внешнего УФ излучения (а) ираспределение по сечению состава материалов (б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределениед - распределение платины; е - распределение кремния).хлора;152Образец №7а)б)Рис. 3.2.42.
Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №7 после ВПТ медных проводников при использовании внешнегоУФ излучения (а - РИМ-изображение, х30000, наклон образца 52°;б - РИМ-изображение сечения, х50000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.2.43. Изображение фрагмента сечения образца №7 после ВПТмедных проводников при использовании внешнего УФ излучения (а) ираспределение по сечению состава материалов (б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределениед - распределение платины; е - распределение кремния).хлора;153Образец №8а)б)Рис.
3.2.44. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №8 после ВПТ медных проводников при использовании внешнегоУФ излучения (а - РИМ-изображение, х50000, наклон образца 52°;б - РИМ-изображение сечения, х50000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.2.45. Изображение фрагмента сечения образца №8 после ВПТмедных проводников при использовании внешнего УФ излучения (а) ираспределение по сечению состава материалов (б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределениед - распределение платины; е - распределение кремния).хлора;154Образец №9а)б)Рис. 3.2.46. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №9 после ВПТ медных проводников при использовании внешнегоУФ излучения (а - РИМ-изображение, х28000, наклон образца 52°;б - РИМ-изображение сечения, х50000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис.
3.2.47. Изображение фрагмента сечения образца №9 после ВПТмедных проводников при использовании внешнего УФ излучения (а) ираспределение по сечению состава материалов (б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределениед - распределение платины; е - распределение кремния).хлора;155Анализ изображений образцов кристаллов ПЛИС ф. XILINX Virtex-4(рис. 3.2.30 - 3.2.47) после выполненных процессов ВПТ (табл. 3.2.4)показал, что понизить температуру сухого травления меди до 100°С за счетиспользования внешнего УФ излучения не удалось.
Возможно это связанос тем, что штатное боросиликатное стекло не пропускает достаточного длядесорбциихлоридовмедиУФизлученияилималоймощностииспользуемых УФ излучателей, а также малой производительностисистемы откачки (520 л/с). Учитывая сложности с изменением вакуумнойсистемы, исследования по понижению температуры сухого травления медипри использовании внешнего УФ излучения необходимо продолжить сиспользованием более мощных и, возможно, более коротковолновых,источников УФ излучения, и заменой штатного боросиликатного стекла накварцевое.3.3.Выводы к главе 31. Для проведения экспериментальных исследований в области ВПТмедных проводников системы межсоединений ИС, использовалосьследующее оборудование:- система вакуумно-плазменного травления PlasmaLab 100;- система химико-механической полировки MultiPrep;- растровый электронно-ионный микроскоп Quanta 200 3D;- растровый электронный микроскоп NovaNanoSem230;- система локального рентгено-спектрального анализа QUANTAX.2.
Экспериментальныеисследованияпроводилисьнареальныхобразцах современных изделий микроэлектроники - кристаллах ПЛИСф. XILINX Virtex-4 и Virtex-6, подготовка которых к исследованиямвключала следующие основные этапы:- обеспечение доступа к кристаллу;156- обеспечение доступа к медным проводникам.3.
Экспериментальные исследования по ВПТ медных проводниковсистемымежсоединенийнаправлениям:ИСпроводилисьвысокотемпературныепометодыдвумосновным(основанныенатермодесорбции галогенидов меди) и низкотемпературные (основанные нафотодесорбции галогенидов меди, усилении физической компоненты ВПТи циклических процессах). При проведении исследований использовалисьследующие газы и их смеси: BCl3, HBr, BCl3/HBr/Ar, BCl3/Ar, Cl2, Cl2/Ar,BCl3/N2.4. В результате проведенных экспериментальных исследований былоопределено, что селективное, относительно ДБС, удаление меди возможноза счет термодесорбции хлоридов меди при использовании в качестверабочего газа - BCl3. Результаты равномерного удаления медныхпроводников были получены при температуре образца 280°С и давлении 2мТорр.
Уменьшение температуры и увеличение давления приводит кпассивации поверхности слоем хлоридов меди, блокирующих процесстравления.5. Проведенные экспериментальные исследования по понижениютемпературы ВПТ меди за счет усиления физической компонентыпроцесса позволили получить устойчивые результаты для рабочей смесигазов BCl3/Ar при давлении 2 мТорр и температуре образца 100°С.
Приэтом значение селективности к ДБС сохранилось на приемлемом уровне.Увеличение парциального давления BCl 3 и давления в реакторе, а такжеуменьшение температуры приводит к образованию хлоридов меди наповерхности кристалла, негативно влияющих на процесс травления.6. ПонизитьтемпературуВПТмедизасчетиспользованияциклических процессов, в которых на первом этапе формировалисьгалогениды меди, а на втором происходило их удаление физическим157распылением,неудалось,чтоможетбытьсвязаносмалойпроизводительностью системы откачки используемой системы ВПТ.Однако, применение на втором этапе метода ЖТ в растворе 6% солянойкислоты позволяет, селективно к ДБС, удалять медные проводники.7.
Понизить температуру ВПТ меди до 100°С за счет использованиявнешнего УФ излучения (светодиодный УФ излучатель АФС-365мощностью 80 мВт/м2 и - ртутная УФ лампа HSBW 160 мощностью 150мВт/м2) не удалось. Предположительно это связано с тем, что штатноеборосиликатное стекло не пропускает достаточного для десорбциихлоридов меди УФ излучения или малой мощности используемых УФизлучателей, а также малой производительности системы откачки.8. Проведенныеэкспериментальныеисследования,позволяютутверждать, что наиболее подходящими, для послойного препарированиякристалловИС,методамиВПТмедныхпроводниковявляютсявысокотемпературные методы. Однако при технической невозможностиреализации высокотемпературных процессов могут быть использованыциклические процессы с этапом ЖТ или процессы с усилением физическойкомпоненты.158Глава 4. СИНТЕЗ МЕТОДА ПОСЛОЙНОГО ПРЕПАРИРОВАНИЯКРИСТАЛЛОВ В ТЕХНОЛОГИИ АНАЛИЗА ОТКАЗОВСОВРЕМЕННЫХ ИС С СИСТЕМОЙ МЕЖСОЕДИНЕНИЙ НАОСНОВЕ МЕДИВ настоящем разделе диссертации представлены результаты синтезаметода послойного препарирования кристаллов современных ИС ссистемой межсоединений на основе меди, а также осуществленаэкспериментальная проверка разработанного метода на примере кристаллаПЛИС Virtex-4 ф.
Xilinx.4.1.Синтез метода послойного препарирования кристалла ИС ссистемой межсоединений на основе медиКонкретная реализация метода послойного препарирования кристаллаИС с системой межсоединений на основе меди зависит от конструктивныхособенностей образца (например, наличие дополнительного верхнего слояпроводников на основе алюминия и др.) и доступного оборудования.В обобщенном виде схема послойного препарирования кристалла(количество проводящих слоев - Х) приведена на рисунке 4.1.1.На этапе подготовки кристалла к препарированию осуществляетсядоступ к кристаллу (в случае необходимости) и его отмывка от различныхзагрязнений (остатков корпуса, припоя и т.д).Удаление пассивации осуществляется известными методами ВПТоксида кремния (например, приведенными в [6, 9]).
Главным условием приэтом является низкая селективность (или ее отсутствие) к нитридукремния.Удаление внутрислойного диэлектрика, несмотря на то, что онможет быть выполнен из Low-k диэлектрика (обычно типа SiOCH),159осуществляется известными методами ВПТ оксида кремния (например,приведенными в [6, 9]).Рис. 4.1.1. Обобщенная схема метода послойного препарированиякристаллов ИС с системой межсоединений на основе меди.160Удаление (верхнего) слоя проводников (медных) может бытьвыполнено как методами жидкостного травления, так и ВПТ.На основании приведенных в главе 2 диссертации исследований,жидкостноетравлениемедныхпроводниковпредпочтительноосуществлять в смеси соляной кислоты и перекиси водорода:- HCl(к)-100 ч;- медицинская перекись водорода (37%)-1 ч;Сухое травление проводников, в зависимости от конфигурациисистемы ВПТ, и в соответствии с исследованиями приведенными в главе 2диссертации, может быть осуществлено при использовании следующихрецептов:Рецепт №1 (п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
