高速电镀铜技术在先进封装金属互连中的研究进展

简单阐述了高速电镀铜技术在先进封装金属互连结构中的应用,重点介绍了电镀液、电镀设备和工艺控制三个因素对电镀速率和质量的影响,并对国内外电镀液添加剂种类、电镀液配方、电镀设备对流传质速率、电镀设备电流密度控制能力以及电镀工艺参数优化等因素对高速电镀铜沉积速率和质量的影响进行了评述。最后,总结了不同晶粒取向和晶粒大小的铜镀层在先进封装混合键合技术中的应用优势,并展望了高速电镀技术未来的应用领域与发展方向。

金属互连及其湿电子化学品的发展研究

随着集成电路关键尺寸的逐步减小,图形形貌分辨率要求提高。本文系统性地探讨了集成电路互连金属的发展路线,归纳了相应的湿电子化学品在清洗和电镀方面的工作原理,并阐述了光刻胶的发展路程以及抗反射涂层的基本原理。最后对互连材料以及湿电子化学品的未来要求进行了总结和展望。

半导体金属互连集成技术的进展与趋势

集成电路 (IC)技术的快速发展对金属互连技术提出了更高的要求。传统的Al金属互连技术已经不能满足现代互连技术发展的需要 ,大马士革结构的Cu金属互连技术已成为互连技术的重点发展方向之一。本文重点介绍了目前Cu互连技术及其面临的关键问题 ,同时还介绍了近期出现的新型Ag互连技术 。

集成电路金属互连焦耳热效应的测试与修正

采用拟合的方法 ,并利用DESTIN测试系统 ,研究了集成电路金属布线电阻与温度的关系 ;探讨了不同材料、不同尺寸和不同结构金属布线的焦耳热效应 ;揭示了在加速试验 (一定的高电流、高温 )条件下金属化自升温较大 ,必须考虑焦耳热效应作用的原理 ;解决了已往用环境温度代替测试结构表面实际温度所带来的误差 。

VLSI金属互连线1／f^γ噪声指数与电迁移失效

对VLSI的金属互连线实施高应力下的加速寿命试验和常规应力下的噪声频谱测量 ,得到了金属薄膜1/fγ噪声的频率指数γ在电迁移演化过程中的变化规律 ,发现γ指数在寿命试验的某个时间点发生突变 ,从 1 0上升到 1 6以上 .这种突变可以归因于电迁移诱发空洞形成过程的起点 ,因而是金属薄膜结构开始发生不可逆结构变化的标志 .

多晶硅加热法评价金属互连线电迁移寿命

采用一种新颖的方法——多晶硅加热法评价了金属连线的电迁移(EM)寿命.用该方法得到的结果与传统封装测试法得到的结果进行了对比,两者有相当好的一致性.同时,测试时间不到封装测试的1‰.说明多晶硅加热法是一种非常有效的EM评价方法.由于该方法是晶片级测试,而且测试时间非常短,所以采用这种方法可以实现对金属互连线质量的在线实时监控.

VLSI金属互连电迁移1／f^γ噪声特性研究

通过对超大规模集成电路金属互连进行电迁移加速寿命实验和不同电迁移损伤程度的金属薄膜电阻及1/fγ噪声的测量和分析,得到了1/fγ噪声3Hz点功率谱密度和频率指数γ均随电迁移损伤程度加剧而变大的实验规律.分析表明,在同样的电迁移损伤程度条件下,1/fγ噪声点功率谱密度的相对变化量是电阻相对变化量的大约2000倍.此外,得到了1/fγ噪声频率指数随电迁移过程逐渐变大的实验规律.因此,1/fγ噪声功率谱密度和频率指数有可能作为比现在应用的电阻相对变化量更为灵敏的金属互连电迁移表征参量.

超大规模集成电路金属互连线的电迁移过程指示参量研究

通过实验研究分阶段全面描述金属互连电迁移过程的参量集合 ,发现了电阻和金属薄膜电阻的低频涨落在金属互连电迁移演化过程中的变化规律 .实验结果表明 ,将电阻与金属薄膜电阻的低频涨落点功率谱幅值及频率指数 3个指示参数相结合 ,可以明确指示和区分电迁移过程中材料的空位扩散、空洞成核和空洞长大 3个微观结构变化的阶段 .上述 3个参量作为一个集合才能够全面表征金属薄膜电迁移退化的过程 ,在此基础上可望发展新的超大规模集成电路 (VLSI)

微细厚铜金属互连线制作技术研究

微细厚铜金属互连线不仅具有耐大电流的能力,而且具有低的电阻值,在MEMS领域具有重要的应用。采用分布式涂胶法,通过控制各工艺参数,在PC板衬底上制备了厚的光刻胶掩模图形。利用恒流电镀法在PC板衬底上沉积出宽度为5μm,间距为5μm的厚金属铜互联线,可为厚金属互连工艺提供一定的技术支持。

VLSI金属互连电迁移可靠性评估技术研究

在简要介绍电迁移失效机理的基础上,对各种电迁移可靠性实验评估方法的特点进行了分析对比,重点研究了VLSI金属互连电迁移可靠性的噪声评估技术。通过实验数据和结果的对比分析,证明噪声方法不仅可行,而且有着其他传统方法不可比拟的优越性,具有极好的应用前景。

VLSI金属化互连可靠性的快速评价技术

深入探讨了标准晶片级电迁移加速试验方法 ( SWEAT试验方法 )的试验原理、试验系统的建立、试验步骤及试验结果的分析等 ,并将在实践中总结出的试验经验和技巧介绍给大家。同时将该方法应用到生产实际 ,为工艺可靠性监测、研究电迁移失效机理与关键工艺的相关关系提供了有效手段。

用1/f~γ噪声检测VLSI金属薄膜互连的电迁移

金属薄膜互连的电迁移现象是VLSI最重要的可靠性问题之一。然而,常规的电迁移评价方法均需要较长的试验周期,而且具有一定的破坏性。近年来发展的1/f~γ噪声检测电迁移的方法以其快速、经济、非破坏性的特点,显示出诱人的应用前景。本文介绍了这一方法的研究现状与展望。

CMUT面阵制备中的硅通孔金属互连工艺设计

CMUT面阵上电极引线随着阵列数目的增多越来越难实现,根据这一情况提出使用硅通孔互连的方法将上电极引到器件背面,通过通孔和微凸点实现与PCB板的垂直电连接。根据实际需求,设计一种基于CMUT面阵的无电镀硅通孔金属互连制备方法,采用深硅刻蚀技术得到通孔,使用磁控溅射镀膜机在通孔内壁沉积金属,实现了任意尺寸硅通孔的快速金属互连。通过比较不同尺寸的通孔直径,实验分析确定380μm厚的硅片最优通孔直径为150μm,此孔径通孔垂直度高,通孔间的电阻均相对较小约为0.6~0.9Ω,通孔导通良好。同时,深硅刻蚀后的通孔都存在过刻现象,在过刻25μm以内,金属图形化时应该留有足够安全距离,为CMUT面阵换能器制备提供实践依据。

芯片制程中金属互连工艺及其相关理论研究进展

随着芯片制程中互连线尺寸的不断减小,集成电路技术已经从以晶体管为中心的时代发展到以互连为中心的时代。传统的互连金属——铝、铜,在互连线性能和可靠性方面渐渐无法满足人们的需求。钴在微纳尺度下因具有更好的电性能,有可能取代铜而成为新的互连线金属,现已受到广泛关注。首先对芯片金属互连技术的历史和发展进行了综述,分别介绍了铝互连、铜互连的优点、存在的缺陷与改进方法,并对新一代钴互连技术进行了介绍,同时对潜在的互连材料,如钌、金、纳米碳材料等进行了总结。之后论述了超填充铜和超填充钴的相关机理,如铜的扩散-吸附整平机理、曲率增强加速剂覆盖机制(CEAC)以及钴的氢诱导失活机制、电压性依赖抑制机制、S型负微分电阻机制(S-NDR)、差动电流效率填充机制等。最后对铜超填充和钴超填充过程中的形核和生长过程的研究现状进行了分析,对不同镀液体系、基底材料、电镀工艺等对铜和钴的形核和生长的影响进行了归纳总结,以期对未来钴互连的研究提供帮助。

面向纳米尺度金属互连线的蒙特卡洛模拟方法研究

考虑各种尺度下金属互连线中主要的电子散射机制,提出一种可以准确地仿真金属互连线中电子输运特性的蒙特卡洛模拟方法。模拟结果表明,等离子激元散射对体材料互连线的电阻率贡献最大,其次是电子间散射;晶粒间界散射则主导纳米尺度线宽的金属电阻率,是导致“尺寸效应”的主要原因。通过与实验数据对比,证明所提方法可以准确地模拟从体材料到纳米尺度的金属互连电阻率。

0.13μm嵌入式闪存金属互连短路失效分析与改进

研究了一种0.13μm嵌入式闪存产品量产中常见的由于后段主要金属层互连短路引起的闪存电路读取数值失效的案例。通过采用电学失效分析和物理失效分析,成功观察到了含Cu成分较高的θ相(Al2Cu)在阻挡层TiN与Al-Cu金属薄膜界面处析出,导致Ti N刻蚀被阻止。由于Al-Cu物理气相沉积(PVD)时作业腔内的硅片表面温度接近350℃,推测θ相(Al_2Cu)的形成是硅片表面温度偏低所导致的。基于上述假设提出一个优化的Al-Cu物理气相沉积工艺方案,通过提高作业腔中硅片表面温度避免θ相生成。实验结果表明,新的工艺方案可以有效避免θ相(Al_2Cu)形成,并能解决金属互连短路的问题。

半导体器件金属互连电阻失效分析方法研究

晶圆的失效分析在集成电路制造中起着十分重要的作用。通过对器件的失效分析,可确定器件的失效机理,并及时改善工艺。阐述了WAT(晶圆验收测试)中金属互连电阻(Rc)失效分析的优化流程。根据不同的金属互连电阻失效模型,如阻值偏低、阻值偏高以及断路,选择合适的失效分析方法,从而可以快速准确地揭示器件金属互连电阻失效的根本原因。

VLSI／ULSI集成电路多层金属互连技术

随着半导体微电子器件制造技术迅速发展，多层金属互连技术对于提高器件集成度、速度和可靠性更为重要，需要不断发展新型多层金属互连结构、材料和工艺，本文介绍近年正在发展的一些多层金属互连新技术，如多层复合金属化体系、Ｃｕ等新型薄膜互连材料，ＴｉＮ在互连技术中的多种用途，新的介质薄膜材料及工艺、平坦化技术等。

用于钴互连CMP抛光液的研究进展

当集成电路技术节点进入10 nm及以下,传统的铜(Cu)互连材料面临着阻容(RC)延迟高、电子散射强等问题,钴(Co)作为制程工艺中的新材料,以其更低的电阻率、更高的硬度和更低的平均电子自由程,成为了替代Cu作为互连材料的优选金属。化学机械抛光(CMP)是去除Co布线层多余材料,实现全局平坦化的唯一技术。而抛光液作为CMP工艺中最重要的耗材之一,其性能的好坏直接决定了晶圆的抛光效果和良品率。回顾了近年来钴互连金属材料的各种新型抛光液的国内外研究进展,讨论了不同化学添加剂对Co材料的去除速率、腐蚀抑制和表面质量的影响。同时总结了钴互连CMP抛光液面临的挑战及发展方向。