Cu-低k互連系統(tǒng)可靠性研究.pdf

1、本文研究了Cu/低k互連系統(tǒng)可靠性，包括Cu互連的電遷移和應(yīng)力遷移失效問題。討論了電遷移失效的測試分析方法，探索了Cu互連的電遷移失效機理和改善銅互連抗電遷移性能的措施，同時采用有限元分析法模擬了Cu互連系統(tǒng)中殘余應(yīng)力分布情況，討論了不同通孔寬度、金屬線寬、余量長度、雙通孔結(jié)構(gòu)以及不同層間介質(zhì)材料的應(yīng)力分布情況，并通過應(yīng)力誘發(fā)空洞失效實驗觀察了空洞產(chǎn)生的位置，研究比較了不同通孔直徑的互連線失效情況，分析了銅互連應(yīng)力遷移失效機理。

2、 結(jié)果表明，銅/介質(zhì)覆蓋層界面是電遷移擴散的最快路徑，可通過改善該界面特性的方法抑制電遷移失效。殘余熱應(yīng)力在通孔內(nèi)部最大，應(yīng)力梯度在通孔拐角底部的下層互連線中達到極大值。應(yīng)力極大值隨通孔直徑和層間介質(zhì)材料介電常數(shù)的減小而下降，隨線寬和銅線余量長度的減小而上升。應(yīng)力梯度隨通孔直徑、層間介質(zhì)材料介電常數(shù)和銅線余量長度的減小而下降，隨線寬減小而上升。由張應(yīng)力產(chǎn)生的過剩空位在應(yīng)力梯度的作用下沿主導(dǎo)擴散路徑作擴散運動并在應(yīng)力梯度極大值處成核生長成