Çip üstü ara bağlantı yığınlarındaki zamana bağlı dielektrik bozulma (TDDB), mikroelektronik cihazlar için en kritik arıza mekanizmalarından biridir. Bu makale, transmisyon elektron mikroskobunda yerinde bir TDDB deneyinin prosedürünü göstermektedir ve bu, mikroelektronik ürünlerdeki arıza mekanizmasını incelemek için bir olasılık sunar.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Transmisyon Elektron Mikroskobu Situ Zamana bağlı Dielektrik Dağılımı In: Bir imkanı Mikroelektronik aygıtlar Başarısızlık Mekanizması Anlayın
Bu makalede
Özet
Özet
Çip üstü ara bağlantı yığınlarındaki zamana bağlı dielektrik bozulma (TDDB), mikroelektronik cihazlar için en kritik arıza mekanizmalarından biridir. Hem cihazlarda hem de ara bağlantılarda özellik boyutlarının agresif bir şekilde ölçeklendirilmesi, gerekli ürün güvenilirliğini sağlamak için ciddi zorluklara yol açar. Standart güvenilirlik testleri ve ölüm sonrası arıza analizi, arıza mekanizmalarının fiziği ve bozunma kinetiği hakkında yalnızca sınırlı bilgi sağlar. Bu nedenle, özellikle TDDB arıza mekanizmalarını ve bozunma kinetiğini incelemek için yeni deneysel yaklaşımlar ve prosedürler geliştirmek gerekmektedir. Bu yazıda, Cu/ULK ara bağlantı yığınlarındaki TDDB bozunma ve arıza mekanizmalarını araştırmak için transmisyon elektron mikroskobunda (TEM) yerinde deneysel bir metodoloji gösterilmiştir. Kinetik süreci incelemek için yüksek kaliteli görüntüleme ve kimyasal analiz kullanılır. Yerinde elektrik testi, dielektriklere yükseltilmiş bir elektrik alanı sağlamak için TEM'e entegre edilmiştir. Elektron tomografisi, yalıtkan dielektriklerde yönlendirilmiş Cu difüzyonunu karakterize etmek için kullanılır. Bu deneysel prosedür, mikroelektronik ürünlerin ara bağlantı yığınlarındaki arıza mekanizmasını incelemek için bir olasılık sunar ve ayrıca aktif cihazlardaki diğer yapılara da genişletilebilir.
Giriş
Cu ara bağlantıları öncelikle 1997 1 ultra-büyük ölçekli entegrasyon (ULSI) teknolojisi girmiştir beri, düşük k ve ultra-düşük-k (Ulk) dielektrikler arka uç-of-line içine (BEoL) kabul edilmiştir on-chip bağlantılarının arasında yalıtım malzemesi olarak. örneğin, yeni malzemeler, kombinasyonu, Cu, indirgenmiş direnci ve daha düşük olan kapasitans düşük-k / Ulk dielektrikler, boyutsal ara bağlantı çekme 2, 3 kaynaklanan gecikme artan direnç kapasitör (RC) etkilerini ortadan kaldıran için. Bununla birlikte, bu yararı işgal edilmiştir Son yıllarda mikroelektronik cihazların devam agresif pullanma ile. imalat işleminde ve ürün güven....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
Numune Hazırlama 1. Odaklı İyon Işın (FIB) İnceltme (Şekil 1)
- (~ 10 mm 10 mm) bir elmas çizici küçük cips içine tam gofret parçalamak.
- Yongaları üzerinde "uç-to-ucu" yapı konumlarını işaretleyin.
- 2 mm boyutuna göre 60 mikron bar elde etmek için bir dicing makinesi ile çip gördüm. bar merkezinde "uç-to-ucu" yapı içerir.
- Süper yapıştırıcı kullanılarak Cu yarım halka hedef çubuğunu Tutkal. Sonra, aynı zamanda süper yapıştırıcı kullanılarak bir Cu örnek sahnede bar tutkal. Ardından, kullanım gümüş yüzük yarım ve bakır örnek aşaması arasındaki iletimi ayarlamak için yapıştırın.
Not: örnek ele aldığınızda her zaman numune has....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
Şekil 4 in situ testinde bir parlak alan (BF) TEM görüntüleri gösterir. Kısmen Orada ihlal edildiği TaN / nedeniyle ortam genişletilmiş depolama elektrik testi (Şekil 4A) önce Ulk dielektriğin Ta engeller ve önceden var olan Cu atomları. Zemin tarafına 15-16 referansla pozitif potansiyele sahip, 40 V sadece 376 saniye sonra, dielektrik dökümü başladı ve M1 metal bakır iki önemli göç yollarının ile eşlik etti. Ulk Dielektriklerde yayılmış Cu parçacıkları son arıza
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
TDDB deneyde başarı ön koşul özellikle SEM FIB öğütme işleminde, iyi örnek hazırlıktır. İlk olarak, "uç-to-tip" yapı üstünde bir kalın bir Pt tabakası yatırılır. kalınlık ve Pt tabakasının boyutu SEM operatör tarafından ayarlanabilir ancak üç ilkeleri takip etmek zorunda olabilir: (1) kalınlık ve boyut tüm öğütme işlemi sırasında mümkün iyon ışını zararlardan hedef alanını korumak için yeterlidir; (2) freze sonra kalan numunenin üstüne nispeten kalın Pt tabakası (≥ 400 nm) de vardır, bu iç ve dış stresleri has.......
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Rekabet eden finansal çıkarlar yok.
Teşekkürler
Yazarlar, numune hazırlamadaki yardımları için Rüdiger Rosenkranz ve Sven Niese'ye (Fraunhofer IKTS-MD) ve PI95 TEM tutucusu üzerindeki teknik destekleri için Ude Hangen, Douglas Stauffer, Ryan Major ve Oden Warren'a (Hysitron Inc.) teşekkür eder. Dresden Teknik Üniversitesi'ndeki Dresden Elektronik Geliştirme Merkezi (cfaed) ve Dresden Nanoanaliz Merkezi'nin (DCN) desteği de kabul edilmektedir.
....Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Otomatik Kesme Testeresi | DISCO Kiru-Kezuru-Migaku Teknolojileri | ||
| Taramalı Elektron Mikroskobu | Zeiss | Zeiss Nvision 40 | |
| Picoindentor | Hysitron | Hysitron Pi95 | |
| Keithley Kaynak Ölçer | Keithley | Keithley 2602/237 | |
| Transmisyon Elektron Mikroskobu | FEI | FEI Tecnai F20 | |
| Transmisyon Elektron Mikroskobu | Zeiss | Zeiss Libra 200 |
Kaynaklar
- 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....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
