A l互连线微结构的EBSD分析与电徙动可靠性

采用电子背散射衍射技术(EBSD),测量了微电子器件中A l互连线的晶粒结构、晶体学取向和晶界特征。A l互连线制备及退火工艺影响着互连线的显微结构和电徙动中值寿命(MTF)。结果表明,退火后晶粒明显长大,晶粒呈近竹节结构,形成很强的{111}织构,并使小角度晶界增加,从而提高了A l互连线的电徙动可靠性。

Al互连线和Cu互连线的显微结构

利用电子背散射衍射(EBSD)技术,测量了由反应离子刻蚀工艺(RIE)制备的Al互连线和大马士革工艺(Damascene)制备的Cu互连线的显微结构,包括晶粒尺寸、晶体学取向和晶界特征.分析了Cu互连线线宽,及Al和Cu互连线退火工艺对互连线显微结构及电徙动失效的影响.

超大规模集成电路互连电迁移自由体积电阻模型

将晶核析出的Avrami方程应用于描述超大规模集成电路中金属Al薄膜互连电迁移过程中电阻的演变.根据电子散射理论,晶界电阻主要起源于晶界处空位或者空洞对电子的散射.为了描述这些离子的特征,引入了自由体积的概念,将晶界处电子散射这个复杂的过程简化用自由体积的有效散射截面来描述,从而建立了自由体积与电阻变化的定量关系,统一描述了电迁移过程中不同阶段的电阻变化.数值模拟结果表明,在第一个空洞成核时刻电阻会发生急剧变化,这一结果已被实验所证实.

铝互连线的电迁移问题及超深亚微米技术下的挑战

铝互连线的电迁移问题历来是微电子产业的研究热点,其面临的电迁移可靠性挑战也是芯片制造业最持久和最重要的挑战之一.从20世纪90年代开始,超深亚微米(特征尺寸≤0·18μm)铝互连技术面临了更加复杂的电迁移可靠性问题.从电迁移理论出发,分析概括了铝互连电迁移问题的研究方法,总结了上世纪至今关于铝互连电迁移问题的主要经验;最后结合已知的结论和目前芯片制造业现状,分析了当前超深亚微米铝互连线电迁移可靠性挑战的原因和表现形式,提出了解决这些问题的总方向.

基于微观结构的Cu互连电迁移失效研究

提出了一种基于微观晶粒尺寸分布的Cu互连电迁移失效寿命模型.结合透射电子显微镜和统计失效分析技术。研究了Cu互连电迁移失效尺寸缩小和临界长度效应及其物理机制.研究表明,当互连线宽度减小,其平均晶粒尺寸下降并导致互连电迁移寿命降低.小于临界长度的互连线无法提供足够的空位使得铜晶粒耗尽而发生失效.当互连长度大于该临界长度时,在整个电迁移测试时间内,部分体积较小的阴极端铜晶粒出现耗尽情况.随着互连长度的增加该失效比例迅速增大,电迁移失效寿命减小.当互连长度远大于扩散长度时,失效时间主要取决于铜晶粒的尺寸,且失效寿命和比例随晶粒尺寸变化呈现饱和的波动状态.