Нестационарный пробой диэлектрика (TDDB) в стеках межсоединений на кристалле является одним из наиболее критичных механизмов отказа для микроэлектронных устройств. В данной работе показана методика проведения эксперимента in situ TDDB в просвечивающем электронном микроскопе, который открывает возможность изучения механизма отказа в микроэлектронных изделиях.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
В Ситу Время-зависимой пробой диэлектрика в просвечивающий электронный микроскоп: возможность понять механизм Отказ в микроэлектронных устройств
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Нестационарный пробой диэлектрика (TDDB) в стеках межсоединений на кристалле является одним из наиболее критичных механизмов отказа для микроэлектронных устройств. Агрессивное масштабирование размеров функций, как на устройствах, так и на межсоединениях, приводит к серьезным проблемам в обеспечении требуемой надежности продукта. Стандартные испытания на надежность и анализ после заморочных отказов предоставляют лишь ограниченную информацию о физике механизмов отказа и кинетике деградации. В связи с этим необходимо разработать новые экспериментальные подходы и процедуры для изучения механизмов отказа TDDB и, в частности, кинетики деградации. В данной работе продемонстрирована экспериментальная методология in situ в просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ) для исследования механизмов деградации и отказа TDDB в стеках межсоединений Cu/ULK. Для изучения кинетического процесса используется высококачественная визуализация и химический анализ. Электрическое испытание in situ интегрировано в ПЭМ для создания повышенного электрического поля для диэлектриков. Электронная томография используется для определения характеристик направленной диффузии Cu в изолирующих диэлектриках. Эта экспериментальная процедура открывает возможность изучения механизма отказа в межсвязных стеках микроэлектронных изделий, а также может быть распространена на другие структуры в активных устройствах.
Введение
С Cu соединяет были, во-первых представила на технологии ультра-крупномасштабные интеграции (ULSI) в 1997 году 1, низкая-к и ультра-низким К (УЛК) диэлектриков были приняты в бэк-конец-строки (BEoL) как изоляционных материалов между встроенными межсоединений. Сочетание новых материалов, например, Cu для снижается сопротивление и низкое-K / УЛК диэлектриков для нижней емкости, преодолевает последствия повышенного сопротивления, емкости (RC) задержки, вызванной интерконнект мерной усадки 2, 3. Тем не менее, это преимущество было посягнули продолжающимся агрессивной масштабирования микроэлектронных устройств в последние годы. Использование....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
1. Подготовка пробы для сфокусированного ионного пучка (FIB) Разведение (Рисунок 1)
- Сколите полный пластины в небольших чипов (~ 10 мм от 10 мм) с алмазным писца.
- Отметьте позиции "кончик к кончику» структуры на чипы.
- Видел чип с резки полупроводниковых пластин для получения слитков 60 мкм на 2 мм размер. Бар включает в себя "кончик к кончику» структуру в центре.
- Клей целевой бар на полукольца Cu, используя супер клей. Далее, клей бар на стадии образца Cu также с помощью супер клея. Затем используйте серебряной пасты, чтобы установить проведение между полукольца и стадии меди образца.
Примечание: При обращении образец, ....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Рисунок 4 показывает яркие поля (BF) ПЭМ-изображения из теста в месте. Там частично нарушено TaN / Ta барьеры и уже существующие атомы Cu в диэлектриках УЛК до электрического теста (рис 4а) из-за длительном хранении в окружающей. После всего лишь 376 сек при 40 V, пробой диэлектрика начала и сопровождалась двух основных путей миграции меди из металла М1, имеющий положительный потенциал со ссылкой на первом стороне 15-16. Рассеянный частицы меди в диэлектриках УЛК пок.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Предпосылкой успеха в эксперименте TDDB хорошо пробоподготовка, особенно в процессе фрезерования FIB в РЭМ. Во-первых, толстый слой Pt на вершине "кончик к кончику» структуры должен быть сдан на хранение. Толщина и размер слоя Pt может быть отрегулирована оператором SEM, но должны следовать трем принципам: (1) Толщина и размер, достаточно, чтобы защитить целевую область от возможных повреждений ионного пучка в течение всего процесса фрезерования; (2) Существует еще относительно толстый слой Pt (≥ 400 нм) в верхней .......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Отсутствие конкурирующих финансовых интересов.
Благодарности
Авторы хотели бы поблагодарить Рюдигера Розенкранца и Свена Низе (Fraunhofer IKTS-MD) за их помощь в подготовке образцов, а также Уде Хангена, Дугласа Стауффера, Райана Мейджора и Одена Уоррена (Hysitron Inc.) за их техническую поддержку на держателе PI95 TEM. Также следует отметить поддержку Центра развития электроники Дрездена (cfaed) и Дрезденского центра наноанализа (DCN) при Техническом университете Дрездена.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Автоматическая пила для нарезки | кубиков DISCO Kiru-Kezuru-Migaku Technologies | ||
| Сканирующий электронный микроскоп | Zeiss | Zeiss Nvision 40 | |
| Picoindentor | Hysitron | Hysitron Pi95 | |
| Источник-метр Keithley Keithley | Keithley 2602/237 | ||
| Просвечивающий электронный микроскоп | FEI | FEI Tecnai F20 | |
| Просвечивающий электронный микроскоп | Zeiss | Zeiss Libra 200 |
Ссылки
- 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....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
Теги
