ההתמוטטות הדיאלקטרית תלוית-הזמן (TDDB) בערימות חברור על-השבב היא אחד ממנגנוני הכשל הקריטיים ביותר עבור התקנים מיקרו-אלקטרוניים. מאמר זה מדגים את ההליך של ניסוי TDDB באתרו במיקרוסקופ אלקטרוני התמסורת, הפותח אפשרות לחקור את מנגנון הכשל במוצרים מיקרו-אלקטרוניים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
בפילוח של טרנספורמטור Situ זמן תלוי בהילוכי אלקטרונים מיקרוסקופים: אפשרות להבין את מנגנון הכשל בהתקני מייקרו-אלקטרוניים
במאמר זה
סיכום
תקציר
ההתמוטטות הדיאלקטרית תלוית-הזמן (TDDB) בערימות חברור על-השבב היא אחד ממנגנוני הכשל הקריטיים ביותר עבור התקנים מיקרו-אלקטרוניים. קנה המידה האגרסיבי של גדלי מאפיינים, הן בהתקנים והן בחברורים, מוביל לאתגרים רציניים כדי להבטיח את אמינות המוצר הנדרשת. מבחני אמינות סטנדרטיים וניתוח כשלים לאחר המוות מספקים מידע מוגבל בלבד על הפיזיקה של מנגנוני כשל וקינטיקה של השפלה. לכן יש צורך לפתח גישות ונהלים ניסיוניים חדשים לחקר מנגנוני הכשל של TDDB וקינטיקה של פירוק בפרט. במאמר זה, מודגמת מתודולוגיה ניסויית באתרה במיקרוסקופ אלקטרונים הולכה (TEM) כדי לחקור את מנגנוני הפירוק והכשל של TDDB בערימות חיבורים Cu/ULK. הדמיה וניתוח כימי באיכות גבוהה משמשים לחקר התהליך הקינטי. הבדיקה החשמלית באתרה משולבת ב-TEM כדי לספק שדה חשמלי מוגבה לדיאלקטריה. טומוגרפיה אלקטרונית משמשת לאפיון דיפוזיה מכוונת של Cu בדיאלקטרים המבודדים. הליך ניסיוני זה פותח אפשרות לחקור את מנגנון הכשל בערימות חיבורים של מוצרים מיקרו-אלקטרוניים, וניתן להרחיב אותו גם למבנים אחרים במכשירים פעילים.
מבוא
מאז חיבורי Cu הוכנסו ראשית לטכנולוגית האינטגרציה אולטרה בקנה מידה גדולה (ULSI) בשנת 1997 1, נמוך-k ונמוך במיוחד k-חומרים דיאלקטריים (ULK) אומצו לתוך העורפי-של-קו (BEoL) כחומרי בידוד בין חיבורים על השבב. השילוב של חומרים חדשים, למשל, Cu להתנגדות מופחתת ונמוך-k חומרים דיאלקטריים / ULK לקיבול נמוך, מתגבר על ההשפעות של התנגדות-קיבול גדל (RC) עיכוב שנגרמו על ידי קישוריות ממדית הצטמקות 2, 3. עם זאת, הטבה זו הייתה פלש על ידי שינוי קנה המידה האגרסיבית המתמשכת של התקני מייקרו-אלקטרוניים בשנים האחרונות. השימוש נמוך-k / תוצאות חומרי ULK באתגרים שונים בתהליך הייצור ולאמינות המוצר, במיוחד אם המגרש הקישוריות מג....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
1. הכנת הדוגמה לאלומת יונים ממוקד (FIB) דליל (איור 1)
- קליב הרקיק המלא לשבבים קטנים (~ 10 מ"מ ב -10 מ"מ) עם סופר יהלומים.
- סמן את העמדות של המבנה "קצה-לקצה" על השבבים.
- ראה את השבב עם מכונת חיתוך להשיג ברים של 60 מיקרומטר לפי גודל 2 מ"מ. הבר כולל את המבנה "קצה-לקצה" במרכז.
- מדביקים את בר היעד על טבעת מחצית Cu באמצעות דבק הסופר. בשלב הבא, להדביק את הבר על במה מדגם Cu גם באמצעות דבק הסופר. לאחר מכ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
איור 4 מראה תמונות בהירות שדה (BF) TEM במבחן באתר. יש הופרו באופן חלקי טאן / מחסומי Ta ואטומים Cu קיים מראש בחומרים דיאלקטריים ULK לפני הבדיקה החשמלית (איור 4 א) בשל אחסון מורחב בסביבה. אחרי 376 שניות בלבד ב 40 V, פירוט דיאלקטרי התחיל והיה מלווה בשני מסלולי נדידה גדולים של נחושת ממתכת M1, בעל פוטנציאל חיובי עם התייחסות לצד הקרקע 15-16. חלקיקי Cu מתפזרים בחומרים דיאלקטריים ULK מוצגים בתמונה BF TEM לאחר ההתמוטטות הסופית (.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
תנאי מוקדם להצלחה בניסוי של TDDB הוא הכנת מדגם טובה, במיוחד בתהליך כרסום FIB בSEM. ראשית, שכבה עבה Pt על גבי המבנה "קצה-לקצה" יש שתופקד. העובי והגודל של שכבת Pt יכולים להיות מותאם על ידי מפעיל SEM, אבל צריך לעקוב אחרי שלושה עקרונות: (1) העובי והגודל מספיק כדי להגן על אזור היעד מנזק אלומת יונים אפשרי בתהליך כרסום כל; (2) יש עדיין שכבה עבה יחסית Pt (≥ 400 ננומטר) על גבי המדגם לאחר הטחינה, הוא מגן על המדגם העדין מלחצים פנימיים וחיצוניים וממזער את התרומה של מתח לפירוט דיאלקט.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
אין אינטרסים פיננסיים מתחרים.
תודות
המחברים רוצים להודות לרודיגר רוזנקרנץ וסוון ניס (Fraunhofer IKTS-MD) על עזרתם בהכנת הדגימה, ולאודה הנגן, דאגלס סטאופר, ריאן מייג'ור ואודן וורן (Hysitron Inc.) על תמיכתם הטכנית במחזיק PI95 TEM. התמיכה של המרכז לקידום אלקטרוניקה בדרזדן (cfaed) ומרכז דרזדן לננואנליזה (DCN) באוניברסיטה הטכנית של דרזדן מוכרת גם כן.
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מסור קוביות אוטומטי | DISCO Kiru-Kezuru-Migaku טכנולוגיות | ||
| סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים | Zeiss Zeiss | Nvision 40 | |
| Picoindentor | Hysitron | Hysitron Pi95 | |
| Keithley SourceMeter | Keithley | 2602/237 | |
| מיקרוסקופ אלקטרונים שידור | FEI | FEI Tecnai F20 | |
| מיקרוסקופ אלקטרונים שידור | Zeiss | Zeiss Libra 200 |
מקורות
- 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....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
