Размерный эффект плавления тонких медных пленок и его использование для формирования межсоединений кремниевых СБИС

• Автор: Редичев, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ТЕПЛОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОВОДНИКОВЫХ МЕЖСОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ СБИС

1.1 СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ИС

1.2 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НИЗКОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ

1.2.1 Поверхностное плавление

1.2.2 Изменение теплоемкости при уменьшении размеров объектов

1.2.3 Зависимость температуры плавления от размера частиц в островковых конденсатах

1.2.4 Изменение температуры плавления сплошных пленок

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

2. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ОСОБЕННОСТИ ЕГО ПРОВЕДЕНИЯ

2.1 ПОДГОТОВКА И ВИДЫ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

2.2 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК
2.2.1 Нанесение диэлектрических пленок
2.2.2 Нанесение плёнок металлов, сплава W-Ta-N и углерода
2.3 КОНТРОЛЬ ТОЛЩИНЫ ПРИ И ПОСЛЕ НАНЕСЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК
2.3.1 Контроль толщины напыляемых пленок с помощью кварцевого измерителя
2.3.2 Измерение толщины пленок с помощью микроинтерферометра Линника
2.3.3 Методика определения толщин тонких пленок при помощи сканирующей зондовой микроскопии
2.4 МЕТОДИКА ДЛЯ «IN-SITU» КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК МЕТАЛЛОВ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОДЛОЖКАХ
2.4.1 Общее описание установки для определения плавления тонких проводящих пленок
2.4.2 Измерительный комплекс для измерения сопротивления в ходе
нагрева в вакууме
2.4.3 Метод сканирующей или растровой микроскопии
2.5 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ МЕДИ
3 НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ПЛАВЛЕНИЕ ТОНКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК

3.1 ПЛАВЛЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК
3.1.1 Плавление топких пленок меди
3.1.2 Плавление тонких пленок никеля
3.2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЛАВЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК
3.3 КИНЕТИКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПРОЦЕССА
ПЛАВЛЕНИЯ
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БЕСПУСТОТНОГО ЗАПОЛНЕНИЯ УЗКИХ ТРАНШЕЙ И КОНТАКТНЫХ ОКОН КОМБИНАЦИЕЙ МЕТОДОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ И НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ИС - интегральная схема
СБИС - сверх большая интегральная схема
КС - контактный слой
ПС - проводящий слой
ДБС - диффузионно-барьерный слой
ДМЭ - дифракция медленных электронов
POP - Резерфордовское обратное рассеяние
УФС - ультрафиолетовая спектроскопия
ЯМР - ядерный магнитный резонанс
АСУ - автоматизированная система управления
СЗМ - сканирующая зондовая микроскопия
ССМ - сканирующая силовая микроскопия
ACM - атомно-силовая микроскопия
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
ФНЧ - фильтр низких частот
РЭМ - растровая электронная микроскопия
ТКС - температурный коэффициент сопротивления
островковый конденсат висмута или олова, толщина которого изменялась ступенями. Далее без нарушения вакуума пластина прогревалась с одного конца, в результате чего устанавливался градиент температуры. После охлаждения на каждой ступени обозначалась граница расплавления, хорошо регистрируемая по скачку оптической плотности. Размер частиц в островковой пленке рассчитывался по весовой толщине и поверхностной плотности частиц, оцененной из данных о критической толщине.
Полученные зависимости Тте]1(г) для Bi и Sn приведены на рисунке 1.17. Они удовлетворительно описываются соотношением (1.18) (размер частиц исправлен по сравнению с данными, приведенными в работе [93], с учетом процесса коалесценции). Если в качестве Tmdl и АН принять соответствующие значения для массивного металла, то получим разность Д(т = <т, -а2, которая при а * 6оказывается равной 30 эргсм'2.
Рисунок - 1.17 Зависимость температуры плавления от среднего размера частиц висмута и олова, пунктиром показана кривая, приведенная в работе [93]
На рисунке 1.18 пунктирная кривая построена по данным более поздней работы Вронского [94]. Эта работа интересна тем, что форма и размер частиц олова определялись с помощью электронной микроскопии. Автору удалось изучить изменение температуры плавления частиц в широком интервале размеров.