Диссертация (1091328), страница 8
Текст из файла (страница 8)
В настоящее время для послойного препарирования кристаллов ИСиспользуют различные методики основанные на комбинации методоввакуумно-плазменного травления (ВПТ), жидкостного травления (ЖТ),ионно-лучевого травления (ИЛТ) и микрошлифования.615. Методы послойного препарирования кристаллов с системоймежсоединений на основе алюминия хорошо изучены и описаны вомножестве источников. Однако, в последнее время, при производствесовременных ИС, неуклонно растет доля кристаллов с системоймежсоединений на основе меди.
Вместе с тем, методы послойногопрепарирования таких кристаллов развиты слабо.6. Учитываяособенностиструктурысистемымежсоединенийкристаллов, методы применяемые для послойного препарирования должныобладать селективностью достаточной для обеспечения полного удаленияодного топологического слоя при минимальном повреждении соседних,хорошей контролируемостью, позволяющей своевременно остановитьпроцессудаления,исключая,такимобразом,рискповреждениянижележащих слоев и также равномерностью, позволяющей удалятьтребуемый топологический слой с одинаковой скоростью по всей площадикристалла.7. Характеристикитопологическихслоевкристаллаиграютопределяющую роль при определении комбинации применяемых для егопослойного препарирования методов и их параметров.
Основнымихарактеристиками топологических слоев влияющими на выбор методапрепарирования являются: материалы и структура топологических слоев,их толщина, способ межслойного соединения и взаимное положениепроводников в одном слое.8. Свои особенности, помимо непосредственно материалов, вносит иконструкция проводников на основе меди, технология производствакоторых(англ.dualdamascene)предусматриваетодновременноеформирование проводников конкретного слоя и межслойных проводников(англ. via), что затрудняет их раздельное удаление.629. Основные подходы к селективному травлению меди можноразделить на методы жидкостного и сухого (в т.ч. ВПТ) травления.10. Основным условием жидкостного травления меди являетсяобразование растворимого в воде продукта реакции (любая растворимаясоль или растворимый комплекс).
Для того чтобы перевести медь враствор, необходим сильный окислитель, наиболее распространенными изкоторых, являются кислород, перекись водорода, азотная кислота и сернаякислота.11. Существует несколько направлений повышения равномерностижидкостного травления медных проводников системы межсоединений ИС,которые основаны на использовании специальных гелей, повышающихвязкость травящего раствора, и на постоянном перемешивании раствора.12.
В связи с тем, что приводимые в литературе параметрыжидкостного травления меди ориентированы, в основном на удалениетолстых слоев, для отработки процессов селективного удаления медныхпроводников, требуется проведение экспериментальных исследований наподготовленных образцах ИС.13. Основным условием ВПТ травления меди является десорбцияпродуктов реакции (гологенидов меди) с поверхности. Основные подходык ВПТ травлению меди можно классифицировать следующим образом:- методы травления меди в хлорсодержащей плазме (Cl2, BCl3,Cl2/BCl3);- методы травления меди в плазме на основе хлоросодержащих газов всмеси с нейтральными газами типа аргон;- методы травления меди в бромсодержащей плазме (HBr, Br2);- методы травления меди в йодосодержащей плазме (CH3I/HI);- методытравлениямедикислород/гексафторидацетилацетон;вплазмегазовойсмеси63- методытравлениямедивплазменаосновесмесиводородосодержащих газов и аргона;- методы травления меди на основе использования циклическихпроцессов (травление меди и последующее удаление продуктов реакции);- методы травления меди в хлорсодержащей плазме с использованиемвнешнего УФ излучения.14.
В связи с тем, что приводимые в литературе параметры сухоготравления меди ориентированы на конкретные конструкции ВПТ систем,для отработки процессов селективного удаления медных проводниковтребуетсяпроведениеподготовленных образцах ИСэкспериментальныхисследованийна64Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОСЕЛЕКТИВНОМУ УДАЛЕНИЮ МЕДНЫХ ПРОВОДНИКОВСИСТЕМЫ МЕЖСОЕДИНЕНИЙ ИС МЕТОДОМЖИДКОСТНОГО ТРАВЛЕНИЯ.Внастоящемразделедиссертациипредставленырезультатыэкспериментальных исследований в области жидкостного травлениямедныхпроводниковвыполнялисьнасистемыреальныхмежсоединенийобразцахИС.Исследованиясовременныхизделиймикроэлектроники. Эксперименты базировались на рассмотренных впредыдущем разделе теоретических исследованиях.В процессе исследований были опробованы различные методы кактрадиционного жидкостного травления, так и на основе использованиягеля-носителя (при помощи системы Omnietch2 ф.Nisene).2.1.ОборудованиеДля проведения экспериментальных исследований использовалосьследующее оборудование:- система вакуумно-плазменного травления PlasmaLab 100;- система химико-механической полировки MultiPrep;- система жидкостного травления Omnietch2;- растровый электронно-ионный микроскоп Quanta 200 3D;- растровый электронный микроскоп NovaNanoSem230;- система локального рентгено-спектрального анализа QUANTAX.Система вакуумно-плазменного травления PlasmaLab 100.В настоящих исследованиях двух реакторная система вакуумноплазменного травления (ВПТ) PlasmaLab 100 [67] ф.
Oxford InstrumentsPlasma Technology (рис. 2.1.1) была использована для подготовки образцов65кристаллов ИС к исследованиям (удаление межслойного и внутрислойногодиэлектриков).Рис. 2.1.1. Внешний вид системы вакуумно-плазменного травленияPlasmaLab100 ф. Oxford Instruments Plasma Technology.Plasmalab100 включает два плазменных реактора и загрузочнуюкамеру.Реактор №1 оборудован источником индуктивно связанной плазмыICP 65 (рис. 2.1.2), и в основном предназначен для травлениядиэлектриков. Рабочая смесь может формироваться из следующих газов:CF4; CHF3; C4F8; Ar; O2; SF6.Основные характеристики реактора №1:- температура образца контролируется водяным чиллером в диапазоне+10 - +80 °С;- мощность генератора нижнего электрода (RF-generator): 300 Вт;- мощность генератора индуктивно связанной плазмы (ICP-generator):300 Вт;- рабочее давление: 1 - 100 мТорр;66- положение нижнего электрода изменяется в диапазоне 0 - 85 мм.Рис.
2.1.2. Схема реактора №1 системы ВПТ PlasmaLab100.Реактор №2, аналогично реактору №1, оборудован источникоминдуктивно связанной плазмы ICP 65 (рис. 2.1.2), и в основномпредназначендлятравленияметаллов.Рабочаясмесьможетформироваться из следующих газов: BCl3; Cl2; HBr; Ar; O2; N2; SF6.Основные характеристики реактора №2:- температура образца может контролироваться водяным чиллером вдиапазоне +10 - +80 °С или KryoHeater'ом в диапазоне -200 - +400 °С;- мощность генератора нижнего электрода (RF-generator): 300 Вт;- мощность генератора индуктивно связанной плазмы (ICP-generator):300 Вт;- рабочее давление: 1 - 100 мТорр;- положение нижнего электрода изменяется в диапазоне 0 - 85 мм;- температурастенокгенераторанагревателем в диапазоне +20 - +100 °С.можетконтролироваться67Система химико-механической полировки MultiPrep.В настоящих исследованиях система химико-механической полировки(ХМП) MultiPrep [68] ф.
Allied (рис. 2.1.3) была использована дляподготовки образцов кристаллов ИС к исследованиям (последовательноеудаление пассивирующего покрытия и верхнего слоя алюминиевыхпроводников).а)б)Рис. 2.1.3. Система химико-механической полировки MultiPrep ф.Allied (а - внешний вид системы; б - внешний вид головки).К основным характеристикам системы MultiPrep можно отнести [69]:- позиционирование образца по вертикали в диапазоне 2 дюймов(контролируется штатным микрометром);- контрольпараллельностиобразцашлифующейповерхностивращающимся шпинделем;- отображение толщины удаленного материала индикатором сцифровой шкалой - микрометром (деление 1 мкм);- контролируемое позиционирование образца по двум осям (наклонстанины и наклон головки) в диапазоне +10/-2.5° (с шагом 0,02°);- автоматическая осцилляция образца (6 возможных скоростей);68- автоматическое вращение образца (полный оборот-360° или менее) с8 возможными скоростями и направлениями;- система зажима головки позволяет точно ее переустанавливать (безприменения специальных инструментов);- скорость вращения (как по часовой, так и против часовой стрелки)шлифующего стола 5-350 оборотов в минуту.Набор сменных головок системы MultiPrep позволяет выполнятьследующие операции [69]:- полировка вертикальных сечений кристаллов ИС;- подготовка образцов для просвечивающего микроскопа;- полировка ИС со стороны топологических слоев;- полировка ИС со стороны подложки.Растровый электронно-ионный микроскоп Quanta 200 3D.В настоящей работе растровый электронно-ионный микроскоп(РЭИМ) Quanta 200 3D [70] ф.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
