يعد الانهيار العازل المعتمد على الوقت (TDDB) في مداخن التوصيل البيني على الرقاقة أحد أهم آليات الفشل للأجهزة الإلكترونية الدقيقة. توضح هذه الورقة إجراء تجربة TDDB في الموقع في المجهر الإلكتروني للإرسال ، مما يفتح إمكانية دراسة آلية الفشل في المنتجات الإلكترونية الدقيقة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
في انهيار العزل الكهربائي الموضعي الوقت المعتمد في نقل الكترون المجهر: إمكانية لفهم آلية الفشل في الأجهزة الإلكترونية الدقيقة
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
يعد الانهيار العازل المعتمد على الوقت (TDDB) في مداخن التوصيل البيني على الرقاقة أحد أهم آليات الفشل للأجهزة الإلكترونية الدقيقة. يؤدي التوسع القوي لأحجام الميزات ، سواء على الأجهزة أو التوصيلات البينية ، إلى تحديات خطيرة لضمان موثوقية المنتج المطلوبة. توفر اختبارات الموثوقية القياسية وتحليل فشل ما بعد الوفاة معلومات محدودة فقط حول فيزياء آليات الفشل وحركية التدهور. لذلك من الضروري تطوير مناهج وإجراءات تجريبية جديدة لدراسة آليات فشل TDDB وحركية التحلل على وجه الخصوص. في هذه الورقة ، تم عرض منهجية تجريبية في الموقع في المجهر الإلكتروني الناقل (TEM) للتحقيق في آليات تدهور وفشل TDDB في مداخن التوصيل البيني Cu / ULK. يتم استخدام التصوير عالي الجودة والتحليل الكيميائي لدراسة العملية الحركية. تم دمج الاختبار الكهربائي في الموقع في TEM لتوفير مجال كهربائي مرتفع للعوازل. يتم استخدام التصوير المقطعي الإلكتروني لتوصيف انتشار النحاس الموجه في العوازل العازلة. يفتح هذا الإجراء التجريبي إمكانية دراسة آلية الفشل في مداخن التوصيل البيني للمنتجات الإلكترونية الدقيقة ، ويمكن أيضا تمديده ليشمل هياكل أخرى في الأجهزة النشطة.
المقدمة
منذ أن بدأ يربط النحاس أولا في تكنولوجيا التكامل واسع النطاق جدا (ULSI) في عام 1997 1، فائقة منخفضة ك اعتمدت المنخفض ك و (ULK) العوازل في الخلفية-السطر (BEoL) والمواد العازلة بين على رقاقة الوصلات. مزيج من المواد الجديدة، على سبيل المثال، النحاس لخفض المقاومة والمنخفض ك العوازل / ULK لانخفاض السعة، ويتغلب على آثار زيادة المقاومة السعة (RC) التأخير الناجم عن ربط الأبعاد انكماش 2، 3. ومع ذلك، فقد تعدت هذا الاستحقاق من خلال التوسع العدواني المستمر من الأجهزة الدقيقة في السنوات الأخيرة. استخدام المنخفض ك / مواد ULK النتائج في مختلف التحديات في عملية التصنيع وموثوقية المنتج، خاصة إذا كان الملعب ربط تصل....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. إعداد نموذج لوركز ايون الشعاع (فيبوناتشي) التخفيف (الشكل 1)
- يلتصق الرقاقة الكامل إلى شرائح صغيرة (~ 10 مم 10 مم) مع الكاتب الماس.
- بمناسبة مواقف هيكل "طرف إلى طرف" على رقائق.
- رأى رقاقة مع آلة تقطيع للحصول على قضبان 60 ميكرون بنسبة 2 مم. يتضمن شريط هيكل "طرف إلى طرف" في المركز.
- الغراء شريط المستهدف خلال النصف عصابة النحاس باستخدام الغراء عظمى. المقبل، الغراء شريط على المسرح عينة النحاس أيضا....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
ويبين الشكل 4 مشرق الميدان (BF) صور TEM من الاختبار في الموقع. خرق هناك جزئيا تان / الحواجز تا وذرات النحاس الموجودة من قبل في العوازل ULK قبل الاختبار الكهربائي (الشكل 4A) بسبب التخزين الموسعة في المحيط. بعد فقط 376 ثانية في 40 V، بدأ انهيار العزل الكهربائي واقترن مع اثنين من مسارات الهجرة الرئيسية للالنحاس من المعادن M1، وجود الإمكانات الإيجابية مع الإشارة إلى الجانب الأرض 15-16. وتظهر جزيئات النحاس تنتشر في العوازل ULK في ال.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
شرط أساسي للنجاح في التجربة TDDB هو إعداد نموذج جيد، وخصوصا في عملية الطحن الاكذوبه في SEM. أولا، طبقة سميكة حزب العمال على رأس الهيكل "طرف إلى طرف" يجب أن تودع. سمك وحجم الطبقة حزب العمال يمكن تعديلها من قبل المشغل SEM، ولكن يجب أن تتبع ثلاثة مبادئ هي: (1) سمك وحجم ما يكفي لحماية المنطقة المستهدفة من الممكن الضرر أيون شعاع أثناء عملية الطحن بأكملها. (2) لا يزال هناك طبقة سميكة نسبيا حزب العمال (≥ 400 نانومتر) على رأس عينة اليسرى بعد الطحن، لأنه يحمي عينة دقيقة من الضغوط.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
لا توجد مصالح مالية متنافسة.
شكر وتقدير
يود المؤلفون أن يشكروا Rüdiger Rosenkranz و Sven Niese (Fraunhofer IKTS-MD) لمساعدتهم في إعداد العينة ، و Ude Hangen و Douglas Stauffer و Ryan Major و Oden Warren (Hysitron Inc.) لدعمهم الفني على حامل PI95 TEM. كما يتم الاعتراف بدعم مركز تطوير الإلكترونيات في دريسدن (cfaed) ومركز دريسدن للتحليل النانوي (DCN) في جامعة دريسدن التقنية.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| منشار التقطيع الأوتوماتيكي | DISCO Kiru-Kezuru-Migaku Technologies | ||
| المسح الضوئي المجهر الإلكتروني | Zeiss Zeiss | Nvision 40 | |
| Picoindentor | Hysitron | Hysitron Pi95 | |
| Keithley SourceMeter | Keithley | Keithley 2602/237 | |
| مجهر إلكتروني ناقل | الحركة FEI | FEI Tecnai F20 | |
| مجهر إلكتروني ناقل الحركة | زايس | زايس الميزان 200 |
المراجع
- Edelstein, D., et al. Full Copper Wiring in a Sub-0.25 µm CMOS ULSI Technology. IEDM Tech. Dig. , 773-776 (1997).
- List, S., Bamal, M., Stucchi, M., Maex, K. A global view of interconnects. Microelectron. Eng. 83 (11/12), 2200-2207 (2006).
- Meindl, J. D., Davis, J. A., Zarkesh-Ha, P., Pat....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
الوسوم
