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通孔尺寸对铜互连应力迁移失效的影响

吴振宇 杨银堂 柴常春 李跃进 汪家友 刘 彬

通孔尺寸对铜互连应力迁移失效的影响

吴振宇, 杨银堂, 柴常春, 李跃进, 汪家友, 刘 彬
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出版历程
  • 收稿日期:  2007-06-30
  • 修回日期:  2007-09-18
  • 刊出日期:  2008-06-20

通孔尺寸对铜互连应力迁移失效的影响

  • 1. 西安电子科技大学微电子学院,宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室,西安 710071
    基金项目: 

    西安应用材料创新基金(批准号: XA-AM-200501)资助的课题.

摘要: 在200℃温度下进行了700h双层铜互连(M1/M2)的应力迁移加速老化试验, 结合有限元分析和聚焦离子束(focused-ion-beam,简称FIB)技术研究了通孔直径分别为500和350nm的铜互连应力诱生空洞失效现象, 探讨了应力诱生空洞的形成机理, 并分析了通孔尺寸对铜互连应力迁移的影响. 结果表明,M1互连应力和应力梯度在通孔底部边缘处达到极大值. 应力梯度在应力诱生空洞成核过程中起主导作用, 由张应力产生的过剩空位在应力梯度作用下沿Cu M1/SiN界面作扩散运动并在应力梯度极大值处成核生长成空洞. 由于M1互连应力沿横向方向变化较快, 因此应力诱生空洞的横向生长速率较大. 当通孔直径增大时,互连应力和应力梯度值增大, 并导致应力诱生空洞的生长速率上升.

English Abstract

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