超聲表面波技術(shù)表征ULSI互連薄膜特性與數(shù)值算法的研究.pdf

1、超聲表面波技術(shù)表征超聲表面波技術(shù)表征ULSI互連薄膜特性互連薄膜特性與數(shù)值算法與數(shù)值算法的研究的研究DeterminationofacterofULSIInterconnectFilmbySurfaceAcousticWaveApplicationofNumericalAlgithm學(xué)科專(zhuān)業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)研究生：孫遠(yuǎn)指導(dǎo)教師：肖夏教授天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院二零一二年十二月摘要摘要隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，集成電路的特征尺寸不斷

2、減小。當(dāng)半導(dǎo)體工藝進(jìn)入深亞微米時(shí)代，集成電路的互連RC延遲、串?dāng)_等成為制約集成電路性能的重要因素。Culowk互連工藝取代傳統(tǒng)的AlSiO2互連，緩解了互連延遲和串?dāng)_等問(wèn)題。lowk材料的機(jī)械特性嚴(yán)重影響lowk材料在互連布線系統(tǒng)中的應(yīng)用，因此lowk材料的機(jī)械特性引起了廣泛的關(guān)注。聲表面波（SAWs）技術(shù)通過(guò)將理論頻散曲線與實(shí)驗(yàn)頻散曲線匹配確定薄膜材料的機(jī)械特性，與傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)相比聲表面波具有無(wú)損、快速、準(zhǔn)確等特性，是一種很好的檢測(cè)技

3、術(shù)。一般使用矩陣方法計(jì)算聲表面波的理論頻散特性曲線，但是這種方法只能計(jì)算簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，另外在計(jì)算過(guò)程中忽略薄膜表面以及薄膜與基底界面的粗糙度。因此引入有限元方法對(duì)表面波的傳播特性進(jìn)行仿真，本論文使用有限元方法計(jì)算聲表面波在薄膜基底結(jié)構(gòu)以及金屬與電介質(zhì)的間隔薄膜結(jié)構(gòu)上傳播的理論頻散特性曲線，使用蒙特卡洛方法建立自由表面，研究薄膜表面以及薄膜與基底界面粗糙度對(duì)聲表面波傳播的影響。另外建立三維互連布線模型，能夠?qū)Ρ砻娌ㄔ诟訌?fù)雜的互連布線結(jié)構(gòu)上

4、傳播的傳播特性進(jìn)行仿真。有限元方法的引入，使得計(jì)算聲表面波在復(fù)雜結(jié)構(gòu)上傳播的頻散特性曲線得以實(shí)現(xiàn)。薄膜與基底的粘附性是薄膜一項(xiàng)重要的機(jī)械特性參數(shù)，使用聲表面波技術(shù)能夠檢測(cè)薄膜與基底的粘附性。在使用表面波技術(shù)檢測(cè)薄膜與基底的粘附性時(shí)，引入法向彈性常數(shù)（KN）與切向彈性常數(shù)（KT）表示薄膜與基底之間的粘附性。本論文使用聲表面波技術(shù)對(duì)兩組lowk薄膜與基底的粘附性進(jìn)行檢測(cè)，并且將聲表面波的檢測(cè)結(jié)果與傳統(tǒng)的劃痕法進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，聲表