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cu互连线显微结构和应力的AFM及SNAM分析(英文)

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电子显微学报 2003年第1期22卷 56-59页

作者：吉元钟涛兴李志国王晓东夏洋 BALK L J LIU Xiao-xia ALTES A 北京工业大学北京100022 中国科学院微电子研究和发展中心北京100029 Lehrstuhl für Elektronik Bergische Universitat Wuppertal 42097 Wuppertal Germany

在ULSI中采用cu互连线代替Al以增加电子器件的传输速度和提高器件的可靠性。cu的激活能约为 1 2eV ,而Al的激活能约为 0 7eV。cu互连线寿命约为Al的 3～ 5倍。cu大马士革互连线的制备工艺为 :在硅衬底上热氧化生成的SiO2 上开出凹槽 ,... 详细信息

在ULSI中采用cu互连线代替Al以增加电子器件的传输速度和提高器件的可靠性。cu的激活能约为 1 2eV ,而Al的激活能约为 0 7eV。cu互连线寿命约为Al的 3～ 5倍。cu大马士革互连线的制备工艺为 :在硅衬底上热氧化生成的SiO2 上开出凹槽 ,在凹槽中先后沉积阻挡层Ta和晶种层cu ,然后由电镀的cu层将凹槽填满。最后采用化学机械抛光将凹槽外多余的cu研磨掉。cu互连线的尺寸为 :2 0 0 μm长 ,0 5 μm厚 ,宽度分别为 0 3 5、0 5、1至 3 μm不等。部分样品分别在 2 0 0℃ ,3 0 0℃和 45 0℃下经过 3 0min退火。利用原子力显微镜 (AFM)和扫描近场声学显微镜 (SNAM) ,同时获得形貌像和声像 ,分析了cu大马士革凹槽构造引起的机械应力和沉积引起的热应力对cu互连线显微结构及可靠性的影响。SNAM是在Topometrix公司AFM基础上建造的实验装置 ,实验采用的机械振动频率在 60 0Hz～ 10 0kHz之间。分析测试结果如下 :***和SNAM可以实现对微米和亚微米特征尺寸的cu互连线的局域应力分布和显微结构的原位分析。2 .采用AFM、TEM、XRD观察和测试了cu互连线的晶体结构 ,分析了大马士革凹槽工艺对cu晶粒尺寸及取向的影响。平坦的沉积态cu膜的晶粒尺寸约为 10 0nm ;而由大马士革工艺制备的凹槽中的cu互连线的晶粒尺寸约为 70?

关键词： cu互连线显微结构应力 AFM SNAM 铜互连线扫描探针显微镜扫描近场声学显微镜原子力显微镜

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铝和铜互连线的晶粒结构及残余应力研究

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北京工业大学学报 2010年第1期36卷 81-86页

作者：王晓冬卫斌张隐奇刘志民吉元中国人民武装警察部队学院基础部河北廊坊065000 北京工业大学固体微结构与性能研究所北京100124

采用X射线衍射仪和扫描探针显微镜,观察和测量了分别由大马士革工艺制备的cu互连线和由反应刻蚀工艺制备的Al互连线的晶粒结构和应力状态.大马士革工艺凹槽中的cu互连线受到机械应力的影响,使cu互连线的晶粒尺寸（45~65 nm）小于Al互连... 详细信息

采用X射线衍射仪和扫描探针显微镜,观察和测量了分别由大马士革工艺制备的cu互连线和由反应刻蚀工艺制备的Al互连线的晶粒结构和应力状态.大马士革工艺凹槽中的cu互连线受到机械应力的影响,使cu互连线的晶粒尺寸（45~65 nm）小于Al互连线的晶粒尺寸（200~300 nm）;cu互连线（111）的织构强度（2.56）低于Al互连线（111）的织构强度（15.35）;cu互连线沿线宽方向的应力σ22随线宽的减小而增加,即沉积态和退火态的cu互连线的σ22由73和254 MPa（4μm线宽）分别增加到104和301 MPa（0.5μm线宽）.cu互连线和Al互连线的流体静应力σ均为张应力.Al互连线的主应力σ11、σ22和σ33随Al膜厚度的减小而增加.退火使Al互连线的σ11、σ22和σ33降低,表明Al互连线中的残余应力主要为热应力.

关键词： Al互连线 cu互连线晶粒结构织构应力

大马士革镶嵌结构对cu膜微结构及应力的影响

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微电子学 2008年第1期38卷 89-92页

作者：王晓冬吉元李志国夏洋刘丹敏肖卫强中国人民武装警察部队学院基础部河北廊坊065000 北京工业大学固体微结构与性能研究所北京100022 北京工业大学电子信息与控制工程学院北京100022 中国科学院微电子中心北京100029

通过TEM、SEM、XRD和EBSD,观察了cu互连线和平坦cu膜的微观结构。采用薄膜应力测试分布仪和二维面探测器XRD,测量了平坦cu膜和cu互连线的应力,计算了cu薄膜热应力的理论值。凹槽侧壁成为互连线新的形核区域,并且在平行于侧壁的方向形成... 详细信息

通过TEM、SEM、XRD和EBSD,观察了cu互连线和平坦cu膜的微观结构。采用薄膜应力测试分布仪和二维面探测器XRD,测量了平坦cu膜和cu互连线的应力,计算了cu薄膜热应力的理论值。凹槽侧壁成为互连线新的形核区域,并且在平行于侧壁的方向形成较弱的(111)织构。与平坦膜相比,互连线晶粒尺寸明显变小(、111)织构较弱,且存在大量Σ3和Σ9晶界。平坦膜和互连线分别表现出压应力和张应力。降温过程产生的热应力为互连线的主要应力。

关键词： cu互连线大马士革镶嵌结构凹槽晶体学取向