Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

В Ситу Время-зависимой пробой диэлектрика в просвечивающий электронный микроскоп: возможность понять механизм Отказ в микроэлектронных устройств

Published: June 26, 2015 doi: 10.3791/52447

Introduction

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 низкого K / УЛК материалов результатов в различных проблем в производственном процессе, и для надежности продукции, особенно если шаг межсоединений достигает около 100 нм или меньше 4-6.

TDDB относится к физическому механизма разрушения из диэлектрического материала, как функцию временипод действием электрического поля. Тест надежности TDDB обычно проводят в ускоренных условиях (повышенная электрического поля и / или при повышенной температуре).

TDDB в на-чипе межсоединений стеки является одним из наиболее важных механизмов отказа для микроэлектронных устройств, которые уже поднятых проблем интенсивные в сообществе надежности. Это будет по-прежнему в центре внимания инженеров надежности, начиная с УЛК диэлектриков с еще более слабые электрические и механические свойства были интегрированы в устройства в передовых технологий узлов.

Выделенные эксперименты были выполнены, чтобы исследовать механизм разрушения TDDB 7-9, и значительное количество усилий было вложено в разработке моделей, которые описывают отношения между электрическим полем и срока службы устройств 10-13. Существующие исследования пользу сообществу инженеров надежности в микроэлектронике; однако, многие ChallenГЭС до сих пор существуют, и многие вопросы все еще необходимо ответить в деталях. Например, проверенные модели для описания физического механизма и деградации отказ кинетики в процессе TDDB и соответствующая экспериментальная проверка еще не хватает. В частности, необходимо, более подходящей моделью необходимо заменить консервативную √E-модель 14.

Как очень важная часть TDDB расследования, типичным анализ отказов сталкивается с беспрецедентным вызовом, т.е., обеспечивая комплексный и убедительных доказательств, чтобы объяснить физику механизмов отказов и кинетики разложения. По-видимому, осматривая миллионы отверстий и метров наноразмерных Cu линий по одной и экс месте визуализации сайт неудача не подходящим выбором для преодоления этого вызова, потому что это очень много времени, и лишь ограниченная информация о кинетики механизма повреждения может быть предоставлена. Таким образом, актуальной задачей стала разработкай оптимизировать эксперименты и получить лучшую процедуру для изучения механизмов отказа TDDB и кинетика разложения.

В этой статье мы покажем, на месте экспериментального методологии исследовать механизм разрушения TDDB в Cu / УЛК интерконнекта стеков. ТЕМ с возможностью высококачественного изображения и химического анализа используется для изучения кинетической процесс на специальных тестовых структур. На месте электрического теста интегрирован в эксперименте ТЕМ, чтобы обеспечить повышенный электрическое поле в диэлектриках. Настроить структуру "от носа до кончика", состоящий из полностью герметизированных Cu межсоединений и изолированы от материала УЛК, предназначен в 32 нм КМОП технологии узла. Экспериментальная процедура описана здесь также можно распространить и на другие структуры в активных устройств.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Подготовка пробы для сфокусированного ионного пучка (FIB) Разведение (Рисунок 1)

  1. Сколите полный пластины в небольших чипов (~ 10 мм от 10 мм) с алмазным писца.
  2. Отметьте позиции "кончик к кончику» структуры на чипы.
  3. 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.
  4. 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, убедитесь, что всегда надевайте антистатический браслет для предотвращения электростатических разрядов, которые могут повредить чувствительную структуру в образце.

2. FIB Разведение в сканирующем электронном микроскопе (рис 2)

  1. Поместите образец, полученный на шаге 1 нап СЭМ этап образец и поместите на сцену тщательно в SEM.
  2. Выберите режим осаждения и настроить размеры (площадь и толщина) необходимой защиты слоя Pt. Всегда используйте ионного пучка 30 кВ для поддержания высочайшей точности. Настройтесь тока, чтобы получить удовлетворенный эффективности, в зависимости от размеров необходимого слоя Pt.
    1. Депозит линию Pt связаться одну площадку на сцену Cu (потенциал земли). Впоследствии, хранение толстый слой Pt на вершине структуры "кончик к кончику», что очень важно, чтобы свести к минимуму ущерб ионов в процессе прореживания FIB и укрепить тонкую пластинку. Это стандартная процедура, применяемая при подготовке FIB.
    2. Будьте осторожны, чтобы не вводить каких-либо проводящих путей между двух площадок на вершине "кончик к кончику» структуры через слой Pt при выполнении осаждения Pt. Любой проводящий путь будет коротким электрическая цепь (2А и В).
  3. FIB фрезерные
    1. Используйте напряжение 30 кВ и ток 10 мкА для окончательного монтажа. Тонкий целевой бар в Н-бар ТЕМ ламели толщиной между 150 и 180 нм.
    2. Вырезать ступеньку ближе к клавиатуре (V +) площадки, которые будут затронуты на кончике датчика в ПЭМ. Используйте выемку в качестве маркера для определения правильного площадку в ПЭМ.

3. Образец Трансфер из SEM ТЕА

  1. Положите на антистатический браслет, прежде чем прикасаться образца.
  2. Отключите подготовленный Н-бар образец со сцены SEM. Держите образец на этапе, когда Cu удаляя его из SEM.
  3. Закрепите этап Cu на держатель ТЕМ. Перемещение наконечник датчика держателя ПЭМ близко к тестовой структуры (несколько сотен микрометров вдали от испытательной конструкции) под оптическим микроскопом.
    1. Вставьте держатель ТЕМ в ТЕА тщательно. Не использовать любой чистящий лечение (например, плазменная очистка) в течение трПроцесс ansfer, в противном случае ламели могут влиять.
  4. Держите время для передачи образца в течение 15 мин или короткий, чтобы избежать слишком много воздействия окружающей среды влаги и кислорода.

4. Установление Электрическое подключение (рисунок 3)

  1. Подключите держатель ТЕМ его системы управления и SourceMeter. Затем включите систему управления и SourceMeter.
  2. Монитор наконечник датчика в ТЕА, делая грубый подход наконечника преобразователя к тестовой структуры путем настройки регуляторов на держателе ТЕМ.
    1. Перемещение кончик датчика держателя ПЭМ близко к V + Pad (≤ 500 нм). Принесите наконечник датчика в одном уровне (Z: высота) в качестве подушки. Настройтесь положение кончика и сделать кончик сталкиваются центр V + колодки.
  3. Контакты кончик датчика в V + колодки. Установите очень низкое напряжение на кончике (0,5 В до приблизительно 1 В) при приближении к панели. Мониторинг текущего simultaneously чтобы убедиться, что контакт установлен.

5. В Ситу TDDB эксперимента

  1. Используйте ускоренный напряжение 200 кВ в ПЭМ. Перемещение электронного пучка в интересующей области; выбрать правильное увеличение и фокус изображения.
  2. Используйте низкие шаги освещения (≤ 8), чтобы уменьшить ущерб луча на тестовой структуры. Использование конденсатора отверстие для локализации области освещения, только в тонкой части образца Н-бар.
  3. Применить постоянное напряжение (≤ 40 В) на структуре «кончик к кончику», используя SourceMeter время записи ПЭМ-изображения на месте (2-3 кадров / сек). Автоматически записывать изображения с помощью собственного сценарию код, например, с помощью программного обеспечения DigitalMicrograph.
  4. Пауза эксперимент, видя явное распространение металла в диэлектриках УЛК и сделать Электрон Спектроскопический изображений (ESI) химический анализ.
    1. Вставьте фильтр щелевой диафрагмы в Omegэнергия фильтр в ПЭМ.
    2. Настройтесь ширина фильтра ила отверстие, чтобы получить надлежащую ширину энергии (10-20 эВ) в потерь энергии электронов спектра (угри).
    3. Сдвиг энергии в меди М-края пика адсорбции в угрей.
    4. Вернуться в режим изображения, чтобы приобрести фильтруется энергии ТЕМ изображение в пику поглощения М-края Cu.
    5. Сдвиг энергии к предварительно краю меди М-краю, и получить другую энергетическую фильтруют ТЕМ изображение.
    6. Исправьте дрейф образца между двумя изображениями.
    7. Разделите первое изображение по второй, чтобы получить соотношение скачок образ Си.
  5. Продолжить эксперимент TDDB: повторно постоянное напряжение (≤ 40 В) на "кончик к кончику» структуры с помощью SourceMeter и записывать ПЭМ-изображения.

6. Компьютерная томография

  1. Выполните ТЕМ компьютерной томографии, когда эксперимент TDDB закончена, чтобы получить 3D информацию о дистрибуции диffused частицы.
  2. Наклоните образец и записать наклона серии 138 °. Используйте наклона шагом 1 °, и записывать изображения во время каждого шага в светлое поле (BF) режиме STEM.
  3. Реконструировать ряд (включает приведение изображения, определения оси наклона, реконструкции объем и сегментации для формирования 3D томографической объем).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

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 показаны на изображении BF ТЕМ после окончательного распада (фиг.4В).

В безупречном образце, т.е., быстрая передача между подготовкой FIB и ПЭМ изображений (рис 5А), "наконечник к кончику" структура нетронутыми без повреждений в барьере TaN / Ta. То же напряжение (40 В) наносили на этом образце. Этот образец просуществовал более 50 мин доАвария произошла из-за неповрежденного TaN / Ta барьера. ПЭМ-изображение после пробоя показано на рис 5B. По-видимому, атомы металла мигрировали в SiO 2 от нижнего угла металла M1, имеющие положительный потенциал, указанную красной стрелкой 17. Химический анализ ЭРИ (5С), доказывает, что существует путь миграции меди на поверхности разлома между слоем SiCN и диэлектриков УЛК, которые не могли быть обнаружены с контрастности изображения ПЭМ BF на фиг.5В. Сочетание химического анализа ESI и на месте TDDB эксперимента в ТЕА дает возможность изучить механизм отказа TDDB и кинетики разложения 15-16 в более прямой и всеобъемлющим образом.

Томография является выбор характеризуют распределение 3D Си частиц, рассеянных из положительной стороне "кончик к кончику» структуры. Рисунок6В изображает кусочек 3D-рендеринга образца приобретенного с помощью компьютерной томографии в ПЭМ. Желтые частицы представляют собой перенесенные частицы меди в SiO 2.

Фигура 1
Рисунок 1. Схема изображения эксперимента до образца помещают в сканирующем электронном микроскопе (СЭМ). (А) полное пластины. (Б) чип от полной пластины. (С) целевого бар со структурой на полукольца Cu, который приклеен на сцене образца "кончик к кончику». Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 2
Рисунок 2. Н-бар образец изготовлен в сфокусированный пучок ионов (FIB) техники в SEM и схематического образа "кончик к кончику» структуры. () и (Б) в РЭМ. (C) схемы из "кончик к кончику» структуры. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 3
Рисунок 3. Схема эксперимента в просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ). (А) Схематическое изображение процесса приближается контакта. (B), STEM образ установки, прежде чем в Ситу TDDB эксперимента. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию гоэто цифра.

Рисунок 4
Рисунок 4. Представитель ПЭМ для структуры с рассеянным Cu в диэлектриков УЛК "кончик к кончику» до эксперимента на месте. (А) до электрической теста. (B) После электрического теста. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 5
Рисунок 5. Представитель ПЭМ для безупречной "кончик к кончику» структуры. () Яркий поле (BF) ПЭМ-изображение до электрической теста. (Б) BF ПЭМ изображение после электрического теста. (С) Эльectron спектроскопического изображения распределения Cu. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 6
Рисунок 6. STEM изображений и 3D-рендеринга структуры "кончик к кончику» после электрического теста. () ШТОК изображения. (Б) 3D-рендеринг образца приобретенного с помощью компьютерной томографии в ТЕА (синий: структура "Совет-на-наконечник", желтый: Cu частиц, Зеленый: транзисторной структуры под).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

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 части образца, оставшегося после фрезерования, она защищает нежную образец от внутренних и внешних напряжений и сводит к минимуму вклад стресса в диэлектрического пробоя в следующем TDDB Эксперимент; (3) размер не должен быть слишком большим, иначе токопроводящую дорожку, могут образовывать между двумя колодки, которые используются, чтобы применить напряжение к тестовой структуры. Кроме того, важным шагом является, когда остановиться ионного пучка конечного разреза.Ионным травлением должны быть немедленно остановлена, как только специально разработанной Cu "фиктивной" структуры межсоединений перед тестом структура исчезает, потому что центральные соединяет Cu состоят из "кончик к кончику» структуры, и есть только ~ 60 нм пространство между их. Это будет слишком поздно, если "от носа до кончика" структура появляется в прямом SEM изображения. Толщина Н-бар ТЕМ ламели планируется ввести около 150 180 нм. Эта толщина позволяет прозрачность электронов в ПЭМ при напряжении 200 кВ ускорения, а также сохраняет относительно толстый диэлектрик по бокам, которые инкапсулируют "кончик к кончику» структуру. С другой стороны, образец толщиной 150-180 нм вызовет значительное многократное неупругое рассеяние при химическом анализе ESI, поэтому эти эффекты должны быть рассмотрены в анализе результатов, а также.

При обращении или передачи образца, наденьте антистатический страр. Это очень важно, так как электростатический разряд повреждение на нескольких образцах наблюдается в нашем эксперименте, если антистатический браслет не носили. Наиболее важным шагом передача трансфер из SEM ТЕА. Время передачи должен быть строго ограничен в течение 15 мин или меньше. Долгое время экспозиции образца в атмосферном воздухе может поглощать влагу и повредить "кончик к кончику» структуру, пример показан на рисунке 4A. Этот образец был сохранен в окружающем воздухе в течение двух недель до начала испытания. Нарушен TaN / Та барьер влияет на внутреннюю механизм разрушения и сокращает срок службы тестовой структуры. Массивная Си диффузии затем включен.

Одна из проблем для на месте TDDB исследования в ПЭМ является повреждение луча на диэлектриков УЛК. Таким образом, это очень важно, чтобы свести к минимуму влияние луча на эксперимента 18. Несколько стратегий могут быть выбраны, чтобы уменьшить это влияние, но он можетне быть полностью исключены. Варианты могут быть классифицированы в трех подходов. Одна возможность состоит в использовании небольшой конденсатор диафрагмы, чтобы уменьшить общее количество энергии, поглощенной в образце типа Н-18 бар. Другой вариант работает ТЕА при низком напряжении (≤ 80 кВ) 19-21 и / или низкой дозы электронов 22-25. Этот вариант, как ожидается, непосредственно уменьшить повреждение пучка на образце. Кроме того, режим сканирования ТЕМ (STEM) может быть техника низкой дозы микроскопии, а также, если экспериментальные параметры подобраны правильно. Таким образом, режим STEM должны быть приоритетными, если это возможный вариант в ПЭМ, используемого. Выбор низкую яркость освещения и записи изображения ПЭМ с выбранной, разумные интервал времени (низкой дозы) рекомендуется также 18 приведет к дальнейшему снижению ущерба пучка.

Помимо собственного TDDB, пробоподготовка ТЕА и ПЭМ наблюдения теоретически может повлиять на конечный BReakdown. Тем не менее, механизм повреждения TDDB наблюдали, как полагают, действует, потому что: (1) с гораздо меньшим ТЕМ облучения пучком (STEM изображений низких доз, низкой освещенности и шаг записи изображений каждые 30 мин / 1 час), тестовый образец показал аналогичную недостаточность механизмы, как в нашем предыдущем наблюдения ТЕМ (Запись изображений непрерывно, относительно высокие дозы режим ТЕА) 16-18; (2) электрическое поле было подтверждено в качестве движущей силы и происхождения миграции частиц металла 17 (рис 5B и 6A) путем изменения электрического соединения; (3) миграция частиц металла и диэлектрика, как пробоя наблюдались в определенных местах, где расстояние от носа до кончика относительно мал, и барьер Та / TaN относительно тонкий, не везде в области освещения, ТЕА луча; (4) толстый слой осаждения Pt на верхней части образца предотвращает большую часть загрязнения от вертикальной имплантации ионов Ga - теул структура, как полагают, в основном, загрязнение свободно, даже если есть небольшое количество примесей на поверхности боковых стенок (около 60 нм) от боковой повреждений ионов Ga. Таким образом, подготовка проб и ПЭМ наблюдения не должны влиять на интерпретацию собственного механизма разрушения в значительном количестве.

Необходимость сложных процедур подготовки проб и экспериментальной установки, вероятно, главный минус. Эта методика применима только для специально разработанной тестовой структуры. Таким образом, дизайн и сложный процесс изготовления для выделенного тестовой структуры приводят к довольно больше усилий по сравнению с традиционными методиками тестирования. Наконец, стоит отметить, что модификация образца пучка облучения в ТЕА неизбежен, если электронный пучок освещает тонкий образец в течение очень долгого времени. Тем не менее, мы считаем, что эта методология может, ЕСАБле изучение TDDB механизмов отказа и кинетики разложения.

Дальнейшее развитие на эксперимента может быть в состоянии предоставить количественные данные для миграции Cu в диэлектриках в зависимости от приложенного напряжения и / или времени и поможет разработать более подходящую модель для Cu / УЛК на-чипе стеков интерконнекта. В нашем исследовании, сигнал ESI моста Cu в нижней части слоя SiCN, как показано на фиг.5С ясно указывает на то, что скорее всего Cu рассеянного вдоль главной диэлектрической / SiCN интерфейса. Это верхняя поверхность основного диэлектрика зависит от процесса выравнивающего и, как ожидается, наибольшее количество дефектов / недостатков, то приводит к относительно слабому границу раздела со слоем SiCN. Диффузионные процессы, позволяющие значительное движение ТС, должно происходить там. Электронный механизм проводимости, предшествующий распространению Cu и приводит к диэлектрической повреждения, должны следовать Пул-Френкеля поведение, therefруды в пользу √E-модель. Отклонение от этой модели не могут быть выведены с предлагаемой здесь экспериментального метода пока из-за большого предубеждений, необходимых для того, чтобы разумные сроки тестирования. Следует отметить, однако, что снижение применяемых напряжений и электрических полей в результате должно быть одним из будущих задач в совершенствовании здесь описанный экспериментальный методологии. Фактическая чип операционных предубеждения о порядке от 1 до 3 В. В здесь напряжениях довольно выше, поэтому другие эффекты могут играть более доминирующую роль при повышенных напряжениях. С этой целью, новые тестовые структуры были разработаны, которые имеют значительно меньший интервал порядка от 20 до 50 нм. Затем, меньшие напряжения могут быть применены и экспериментальные данные могут быть приобретены в разумные сроки. Движение Cu, возможно, устранены при низких смещение из-за существования порога диэлектрической повреждение происходит, то может быть охарактеризована как функция приложенного смещения и времени. Эти усилия Вильл быть частью предстоящего исследования и может доказать или опровергнуть модель повреждения воздействия, которые с физической точки зрения механизма повреждения в настоящее время, скорее всего, модель для описания TDDB эффекты при низких уклонов 10.

Передача рентгеновской микроскопии (ТХМ) могут быть приняты для этого эксперимента, а также, если пространственное разрешение может быть улучшено, чтобы намного меньше, чем 10 нм. Что еще более важно, лучше способность передачи и низкая доза радиации, чем в ПЭМ может повысить свою заявку на других активных микроэлектронных устройств.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Automatic Dicing Saw DISCO Kiru-Kezuru-Migaku Technologies
Scanning Electron Microscope Zeiss Zeiss Nvision 40
Picoindentor Hysitron Hysitron Pi95
Keithley SourceMeter Keithley Keithley 2602/237
Transmission Electron Microscope FEI FEI Tecnai F20
Transmission Electron Microscope Zeiss Zeiss Libra 200

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Edelstein, D., et al. Full Copper Wiring in a Sub-0.25 µm CMOS ULSI Technology. IEDM Tech. Dig. , 773-776 (1997).
  2. List, S., Bamal, M., Stucchi, M., Maex, K. A global view of interconnects. Microelectron. Eng. 83 (11/12), 2200-2207 (2006).
  3. Meindl, J. D., Davis, J. A., Zarkesh-Ha, P., Patel, C. S., Martin, K. P., Kohl, P. A. Interconnect opportunities for gigascale integration. IBM J. Res. Develop. 46 (2/3), 245-263 (2002).
  4. Zhang, X. F., Wang, Y. W., Im, J. H., Ho, P. S. Chip-Package Interaction and Reliability Improvement by Structure Optimization for Ultralow-k Interconnects in Flip-Chip Packages. IEEE Trans. Device Mater. Reliab. 12 (2), 462-469 (2012).
  5. Lee, K. D., Ogawa, E. T., Yoon, S., Lu, X., Ho, P. S. Electromigration reliability of dual-damascene Cu/porous methylsilsesquioxane low k interconnects. Appl. Phys. Lett. 82 (13), 2032 (2003).
  6. Zschech, E., et al. Stress-induced phenomena in nanosized copper interconnect structures studied by x-ray and electron microscopy. J. Appl. Phys. 106 (9), 093711 (2009).
  7. Tan, T. L., Hwang, N., Gan, C. L. Dielectric Breakdown Failure Mechanisms in Cu-SiOC low-k interconnect system. IEEE Trans. Bimodal. 7 (2), 373-378 (2007).
  8. Zhao, L., et al. Direct observation of the 1/E dependence of time dependent dielectric breakdown in the presence of copper. Appl. Phys. Lett. 98 (3), 032107 (2011).
  9. Breuer, T., Kerst, U., Boit, C., Langer, E., Ruelke, H., Fissel, A. Conduction and material transport phenomena of degradation in electrically stressed ultra-low-k dielectric before breakdown. J. Appl. Phys. 112 (12), 124103 (2012).
  10. Lloyd, J. R., Liniger, E., Shaw, T. M. Simple model for time-dependent dielectric breakdown in inter- and intralevel low-k dielectrics. J. Appl. Phys. 98 (8), 084109 (2005).
  11. A Comprehensive Study of Low-k SiCOH TDDB Phenomena and Its Reliability Lifetime Model Development. Chen, F., et al. 44th Annual International Reliability Physics Symposium Proceedings, 2006 Mar 26-30, San Jose, California, , 46-53 (2006).
  12. Wu, W., Duan, X., Yuan, J. S. Modeling of Time-Dependent Dielectric Breakdown in Copper Metallization). IEEE Trans. Device Mater. Reliab. 3 (2), 26-30 (2003).
  13. Achanta, R. S., Plawsky, J. L., Gill, W. N. A time dependent dielectric breakdown model for field accelerated low-k breakdown due to copper ions. Appl. Phys. Lett. 91 (23), 234106 (2007).
  14. Chen, F., Shinosky, M. Soft breakdown characteristics of ultralow-k time-dependent dielectric breakdown for advanced complementary metal-oxide semiconductor technologies. J. Appl. Phys. 108 (5), 054107 (2010).
  15. An Experimental Methodology for the In-Situ Observation of the Time-Dependent Dielectric Breakdown Mechanism in Copper/Low-k On-Chip Interconnect Structures. Yeap, K. B., et al. 51st Annual International Reliability Physics Symposium, , (2013).
  16. Yeap, K. B., et al. In situ study on low-k interconnect time-dependent-dielectric-breakdown mechanisms). J. Appl. Phys. 115 (12), 124101 (2014).
  17. Liao, Z. Q., et al. In-situ Study of the TDDB-Induced Damage Mechanism in Cu/Ultra-low-k Interconnect Structures. Microelectron. Eng. In Press, (2014).
  18. Liao, Z. Q., et al. A New In Situ Microscopy Approach to Study the Degradation and Failure Mechanisms of Time-Dependent Dielectric Breakdown: Set-Up and Opportunities. Adv. Eng. Mater. 16 (5), 486-493 (2014).
  19. Lee, Z., Meyer, J. C., Rose, H., Kaiser, U. Optimum HRTEM image contrast at 20 kV and 80 kV-Exemplified by graphene. Ultramicroscopy. 112 (1), 39-46 (2012).
  20. Bell, D. C., Russo, C. J., Kolmykov, D. V. 40 keV atomic resolution TEM. Ultramicroscopy. 114, 31-37 (2012).
  21. Kaiser, U., et al. Transmission electron microscopy at 20 kV for imaging and spectroscopy. Ultramicroscopy. 111 (8), 1239-1246 (2011).
  22. Egerton, R. F. Control of radiation damage in the TEM. Ultramicroscopy. 127, 100-108 (2013).
  23. Jiang, N. Damage mechanisms in electron microscopy of insulating materials. J. Phys. D: Appl. Phys. 46, 305502 (2013).
  24. Buban, J. P., Ramasse, Q., Gipson, B., Browning, N. D., Stahlberg, H. High-resolution low-dose scanning transmission electron microscopy. J. Electron Microsc. 59 (2), 103-112 (2010).
  25. Egerton, R. F., Li, P., Malac, M. Radiation damage in the TEM and SEM. Micron. 35 (6), 399-409 (2004).

Tags

Инженерная выпуск 100 зависящие от времени диэлектрические кинетика пробоя надежность медь соединительные деградация, ультра-низким-к (УЛК) материал
<em>В Ситу</em> Время-зависимой пробой диэлектрика в просвечивающий электронный микроскоп: возможность понять механизм Отказ в микроэлектронных устройств
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Liao, Z., Gall, M., Yeap, K. B.,More

Liao, Z., Gall, M., Yeap, K. B., Sander, C., Clausner, A., Mühle, U., Gluch, J., Standke, Y., Aubel, O., Beyer, A., Hauschildt, M., Zschech, E. In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices. J. Vis. Exp. (100), e52447, doi:10.3791/52447 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter