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腐蝕(corrosion)與凹痕(pitting)
圖五顯示了銅導線結(jié)所以讓腐蝕的肇因分析與腐蝕控制變得更困難,
雖然人們經(jīng)常將腐蝕的發(fā)生歸咎于化學機械研磨的研磨劑化學性質(zhì),但是也不可忽略電鍍薄膜層品質(zhì)的影響。
除了上述的導線腐蝕(line corrosion)外,另外一種可見的腐蝕為邊緣腐蝕(edge corrosion),
邊緣腐蝕經(jīng)常被限制在多層材料的介面間,例如二氧化矽/阻障層與填充銅之間的介面。
任何介面間的分離都會造成缺口,并且留住殘留的化學機械研磨化學物質(zhì),繼續(xù)形成腐蝕,
這種形式的腐蝕能很清楚的由介電質(zhì)與阻障層介面間的波浪狀銅金屬辨識出來。
另外一種腐蝕缺陷被稱之為“鼠咬”(mouse-bites),也就是一條完整金屬線小的部份邊緣會消失不見,
鼠咬也許與邊緣腐蝕類同,也發(fā)生在多層材料的表面,然而此種缺陷的產(chǎn)生原因至今仍然不明。
除了腐蝕以外,凹痕經(jīng)常發(fā)生于研磨后的晶圓表面,凹痕會隨著銅線寬度而增加,
所以在晶片的銅墊接點上凹痕最嚴重,在窄線結(jié)構(gòu)里凹痕即隨之減少,
因為窄線結(jié)構(gòu)與寬線結(jié)構(gòu)的晶粒成長與填充化學性(填充物濃度)都不相同,
所以意味著凹痕與添加物濃度或晶粒大小有關(guān),越大的晶粒越容易發(fā)生凹痕。
一些化學機械研磨程序除了腐蝕外,也會形成無法控制的金屬蝕刻(metal etch),
因而產(chǎn)生不平坦的銅表面,如圖六所見,在銅墊接點上會產(chǎn)生更顯著的蝕刻,
因為沉積的薄膜基本上擁有涉及回火處理的紋理、金屬蝕刻與研磨劑或特殊的紋理結(jié)構(gòu)有關(guān),
紋理結(jié)構(gòu)會造成多晶粒間的不同蝕刻速率
銅墊接點上金屬蝕刻的AFM影像
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