Размерный эффект плавления тонких медных пленок и его использование для формирования межсоединений кремниевых СБИС
Диссертация
На основе разработанного метода расчета температуры плавления создана компьютерная программа для определения температуры плавления топкой пленки в зависимости от ее толщины, в которой учтены изменение поверхностной энергии и зависимость теплоты плавления от температуры. На основе разработанного метода расчета температуры плавления создана компьютерная программа для определения температуры… Читать ещё >
Содержание
- СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
- 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ТЕПЛОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОВОДНИКОВЫХ МЕЖСОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ СБИС
- 1. 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ИС
- 1. 2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НИЗКОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ
- 1. 2. 1. Поверхностное плавление
- 1. 2. 2. Изменение теплоемкости при уменьшении размеров объектов
- 1. 2. 3. Зависимость температуры плавления от размера частиц в островковых конденсатах
- 1. 2. 4. Изменение температуры плавления сплошных пленок
- 2. 1. ПОДГОТОВКА И ВИДЫ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
- 2. 2. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК
- 2. 2. 1. Нанесение диэлектрических пленок
- 2. 2. 2. Нанесение плёнок металлов, сплава W-Ta-N и углерода
- 2. 3. КОНТРОЛЬ ТОЛЩИНЫ ПРИ И ПОСЛЕ НАНЕСЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК
- 2. 3. 1. Контроль толщины напыляемых пленок с помощью кварцевого измерителя
- 2. 3. 2. Измерение толщины пленок с помощью микроинтерферометра
- 2. 3. 3. Методика определения толщин тонких пленок при помощи сканирующей зондовой микроскопии
- 2. 4. МЕТОДИКА ДЛЯ «IN-SITU» КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК МЕТАЛЛОВ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОДЛОЖКАХ
- 2. 4. 1. Общее описание установки для определения плавления топких проводящих пленок
- 2. 4. 2. Измерительный комплекс для измерения сопротивления в ходе нагрева в вакууме
- 2. 4. 3. Метод сканирующей или растровой микроскопии
- 2. 5. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ МЕДИ
- 3. 1. ПЛАВЛЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК
- 3. 1. 1. Плавление тонких пленок меди
- 3. 1. 2. Плавление тонких пленок никеля
- 3. 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЛАВЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК
- 3. 3. КИНЕТИКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПРОЦЕССА ПЛАВЛЕНИЯ
Список литературы
- Хансен М., Андерко К.Структуры двойных сплавов. Справочник: В 2 т. -М., 1962.-1488 с.
- Достанко А.П., Баранов В. В., Шаталов В. В. Пленочные токопроводящие системы СБИС. -Минск: Выш. шк., 1989. 238 с.
- Рубцов А.Е. Структурные дефекты компонентов БИС. Обзоры по ЭТ. Сер.6. Материалы, 1982, № 4 897, -49 с.
- Carriere В., Deville J.P. The early stages of oxigen adsorption on silicon surfaces as seen by electron spectroscopy // Sur. Sci., 1979, v. 80, p. 278−286.
- Комник Ю.Ф. Физика металлических плёнок. Размерные и структурные эффекты. // М: Атомиздат. — 1979. — 264 с.
- Бузанева Е.В., Трайнис Т. П., Хрусталев В. А., Шкавро А. Г., Щумило А. А. Влияние концентрации примесей в n-Si на высоту барьера и параметры ВАХ контактов Al-p±n-Si с барьером Шоттки Электр.техн., сер. З Микроэлектроника, 1986, в.4, 253 с.
- Мьюрарка Ш. Силициды для СБИС. М.:Мир, 1986, -176 с.
- Hosack Н.Н. Electrical mechanical features of the platinum silicide-aluminum reaction. J. Appl. Phys., 1973, V. 44, № 8, p. 3474−3485.
- Parekh D.C., Sirrine R.C., Lemieux P. Solid State Electron. 1976, v. 19, p.493.
- Ho P. S., Koster V., Lewis J.E., Libertini S. in «Thin Film Phenomena -Interfaces and Interactions». (J.E.Baglin and J.M.Poate, eds.), Electrochem. Soc., Princeton, New Jersey, 1978, p.66.
- Grinolds H., Robinson G.Y. J. Vac. Sci. Technol. 1977, v. 14, p.75.
- HokelekE., Robinson G.Y. Thin Solid Films. 1978, v. 53, p. 135.
- Shacham-Diamand Y., Dubin V., Angyal M. Electroless copper deposition for ULSI. Thin Solid Films, 1995, v. 262, p. 93−103.
- Зи С. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах. Кн. 1. Пер. с англ. М.: Мир, 1984, -456 с.
- Steinbrilchel С. Patterning of copper for multilevel metallization: reactive ion etching and chemical-mechanical polishing. Appl. Sur. Sci. v. 91, 1995, p. 139−146.
- HowardВ.J., Steinbrutichel Ch. Appl. Phys. Lett. v. 59, 1991, p. 914.
- Howard B.J., Steinbrutichel Ch. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. v. 260, 1993, p. 391.1.HowardB.J., Steinbrutichel Ch. J. Vac. Sci. Technol. v. A12, 1994, p.1259.
- Igarashi Y, Yamanobe Т., Yamji Т., Nishikawa S., Ito T. Jpn. J. Appl. Phys. v. 33, 1994, p. 463.
- Th.Latsanov Yu., Palmans R., Maex К New plating bath for electroless copper deposition on sputtered barrier layers // Microelectronic Engineering. 2000. -Vol. 50.-P. 441−447.
- Shacham-Diamand Y., Dubin V.M. Copper electroless deposition technology for ultra-large-scale-integration (ULSI) metallization // Microelectronic Engineering. 1997. — Vol. 33. — P. 47−58.
- Kim J.J., Kim S.-K, Kim Y. S. Catalytic behavior of 3-mercapto-l-propane sulfonic acid on Cu electrodeposition and its effect on Cu film properties for CMOS device metallization // J. Electroanalytical Chemestry. 2003. — Vol. 542.-P. 61−66.
- Smith P., Babikian R. Improved PE CVD manufacturability through in-situ plasma clean optimization. Future Fab. 6th issue. Technology Publishing Ltd., L, UK, 1998. p. 183 186.
- Данилин B.C., Kupeee В.Ю. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 264 с.
- Andricacos P. С., Uzoh С., Dukovic J. 0., Horkans J., Deligianni H. Damascene copper electroplating for chip interconnections. IBM J. Res. Develop. V. 42, № 5, 1998, p.567−574.
- Belov A.N., Gavrilov S.A. Synthesis of nanowires by pulsed current electrodeposition Proceedings of SPIE, 2006, vol. 6260, pp. 62600Y-l -62600Y-8.
- Громов Д.Г., Климовщкий А. Г., Мочалов А. И., Сулимин А. Д. Способ заполнения углублений проводящим материалом. Патент РФ № 2 258 274. Дата публикации заявки 10.08.2005.
- The International Roadmap for Semiconductors, www.itrs.net, 2004.33 .Суздалев И. П, Нанотехнология: физико-химия панокластеров, наностуктур и напоматериалов. М.: КомКнига, 2006. — 592 с.
- Гусев А.И., Ремпель А. А. Нанокристаллические материалы. М.: Физматлит, 2001. — 224 с.
- Gibbs J. W. On the equilibrium of heterogeneous substances. // Trans. Connecticut Acad. 1875−1876. V.3.P. 108−248- 1877−1878. P. 343−524.
- Defay R., Prigogine I., Bellemans A., Everett D. H. Surface Tension and Adsorption. London: Longmans, Green & Company, 1966. — 432 p.
- Thomson W. On the equilibrium of vapour at a curved surface of liquid. //Philosoph. Mag. 1871. S.4. V.42. № 282. P.448−452.
- Kuhrt F. Das Tropfchenmodel realer Gase. // Z. Physik. 1952. Bd. 131. № 2. S. 185−204.4.Kuhrt F. Das Tropfchenmodel iibersattigter realer Gase. // Z. Physik. 1952. Bd. 131. № 2. S. 205−214.
- Rowlinson W., Widom B. Molecular Theory of Capillarity. Oxford: Clarendon Press, 1982. Chap. 2. P. 25−47.
- Krishnamachari В., McLean J., Cooper В., Sethna J. Gibbs-Thomson formula for small island sizes: Corrections for high vapor densities. // Phys. Rev. B. 1966. V.54. № 12. P. 8899−8907.
- Петров Ю.И. Кластеры и малые частицы. М.: Наука, 1986. — 368с.
- Wronski С R. M. The size dependence of the melting point of small patriclcs of tin. 11 Brit. J. Appi. Phys. 1967. V. 18. № 12. P. 1731−1737.
- Coombes C. J. The melting of small particles of lead and indium. // J. Phys. F: Metal. Phys. 1972. V.2. № 3. P. 441−449.
- Hill T.L. Thermodynamics of Small Systems. New York: Dover Publications, 1994. -416p.
- Buffat P., Borel J. Size effect on the melting temperature of gold particles. // Phys. Rev. A. 1976. V. 13. № 6. P. 2287−2298.
- Sambles J. R. An electron microscope study of evaporating gold particles: The Kelvin equation for liquid gold and the lowering of the melting point of solid gold particles. // Proc. Roy. Soc. London A.1971. V.324. № 1558. P. 339−351.
- Коверда В. П., Скоков В. К, Скрипов В. П. Влияние флуктуации и неравновесной огранки на плавление маленьких металлических кристаллов.//ФММ. 1981. Т.51. № 6. С. 1238−1244.
- Skripov V. P., Koverda V. P., Skokov V. N. Size effect on melting of small particles. // Phys. Stat. Sol. (a). 1981. V. 66. № 1. P. 109−118.
- Скоков В. H., Коверда В. П., Скрипов В. П. Фазовый переход жидкость-кристалл в островковых плёнках галлия. // ФТТ. 1982. Т. 24. № 2. С. 562 567.
- Коверда В. П., Скоков В. Н., Скрипов В. П. Кристаллизация малых частиц в островковых плёнках олова, свинца и висмута. // Кристаллография. 1982. Т. 27. № 2. С. 358−362.
- Castro Т., ReifenbergerR., ChoiЕ., AndresR. P. //Phys. Rev. В. 1990. V.42. № 13. P. 8548.
- Богомолов В. H. Жидкости в ультрадисперсных каналах. // УФН. 1978. Т. 124. № 2. С. 171−182.
- Богомолов В.Н., Задорожний А. И., Капанадзе А. А. и др. Влияние размера на температуру плавления 9 А металлических частиц. // ФТТ. 1976. Т. 18. № 10. С. 3050−3053.
- Goldstein A.N., Echer СМ., Alivisatos А. P. Melting in semiconductor nanocrystals. // Science. 1992. V.256. № 5062. P. 1425−1427.
- Kai H. Y. Nanocrystalline materials. A study of their preparation and characterization. PhD Thesis. Netherlands, Amsterdam: Universiteit van Amsterdam, 1993. — 113 p.
- Berry R., Jellinek J., Natanson G. Melting of clusters and melting. // Phys. Rev. A. 1984. V.30, № 3. P. 919−931.
- Berry R., Wales D. Freezing, melting, spinodals, and clusters. // Phys. Rev. Lett. 1989. V.63. № 11. P. 1156−1159.61.1ijima S., Ichihashi T. Structural instability of ultrafine particles of metals. // Phys. Rev. Lett. 1986. V. 56. № 6. P.616−619.
- Bovin J., Wallenberg R., Smith D. Imaging of atomic clouds outside the surface of gold crystals by electron microscopy. // Nature. 1985. V. 317. № 6032. P. 47−49.
- Ercolessi F., Andreoni V, Tosatti E. Melting of small gold particles: Mechanism and size effects. //Phys. Rev. Lett. 1991. V.66. № 7. P.911−914.
- Frenken J. W. M., van der Veen J. Observation of surface melting. // Phys. Rev. Lett. 1985. V.54. № 2. P. 134−137.
- Frenken J. W.M., Maree P.M., van der Veen J. Observation of surface-initiated melting. // Phys. Rev. B. 1986. V. 34. № 11. P. 7506−7516.
- Zhu Da-Ming, Dash J. Surface melting of neon and argon films: Profile of the crystal-melt interface. // Phys. Rev. Lett. 1988. V. 60. № 5. P. 432−435.
- Киселев В.Ф., Козлов C.H., Зотеев A.B., Основы физики поверхности твердого тела. Изд-во Московского университета. Физический факультет МГУ, М. (1999).
- Таттапп G., Z. Phys. Chem.68 (1910), 205 p.
- Hansen J. P., and McDonald I. R., Theory of Simple Liquids, (Academic Press, London, 1986).19.3енгуил Э. Физика поверхности, M.: Мир, 1990.
- SO. Бакаев В. А., Киселев В. Ф., Красильников КГ. ДАН СССР, 1959, т. 125, 831 с. 81 .Kvlividze V.I. et al., Surf. Sci., 1974. v.44, P.60.
- X Wei, P. Miranda, Y. Shen, Phys.Rev.Lett. 86 (2001) P. 1554
- Нестеренко Б. А., Горбачев Б. И., Зражевский В. А. и др. Фононный спектр решётки кремния.//ФТТ. 1974. Т. 16. № 12. С. 3513−3515.
- Hoare M.R., Pal P. Physical cluster mechanics. Statics and energy surfaces for monatomic systems.//Adv. Phys. 1971. V. 20. № 84. P. 161−196.
- Baltes H.P., Hilf E.R. Specific heat of lead grains. // Solid State Commun. 1973. V. 12. № 5. P. 369−373.
- Nonnenmacher Th.F. Quantum size effect on the specific heat of small particles. // Phys. Lett. 1975. V.51A. № 4. P.213−214.
- Goll G., Lohneyen H. Specific heat of nanocrystalline and colloidal noble metals at low temperatures. // Nanostruct. Mater. 1995. V. 6. № 5−8. P. 559 562.
- Comsa G. H., Heitkamp D, Rade H. S. Specific heat of ultrafine vanadium particles in the temperature range 1,3−10 K. // Solid State Commun. 1976. V. 20. № 9. P. 877−880.
- Chen Y. Y., Yao Y. D. Lin В. T. et al. Specific heat of fine copper particles. // Nanostruct. Mater. 1995. V.6. № 5−8. P. 597−600.
- Yao Y.D. Chen Y. Y., Hsu CM. et al. Thermal and magnetic studies of nanocrystalline Ni. //Nanostruct. Mater. 1995. V.6. № 5−8. P. 933−936.91 .Rupp J., Birringer R. //Phys. Rev. B. 1987. Vol. 36. P. 7888.
- Богомолов B.H. // УФН. 1978. T.124, № 2. C. 171.
- Варна А., Варна П., Лежа Е. Жидкоподобное поведение тонких конденсированных слоев индия при росте. В кн.: Рост кристаллов. М: Наука, 1968.Т.8,С.124.
- Гладких Н.Т., Зайчик Р. И., Лебедев В. П., Палатник Л. С., Хоткевич В. И. Понижение температуры плавления тонких пленок висмута на различных подложках. Вкн.: Поверхностная диффузия и растекание. М.: Наука, 1969. С. 222.
- Gladkih N., Niedermayer R. Nachweis groFier Schmelzpunktemiedrigung des Silber in dunnen Schichten. Kurzachrichten der Akademie der Wissenschriften in Gottingen, 1965, Nr. 16, S. 69.
- Gladkih N" Niedermayer R. Nachweis grofier Schmel zpunktemie drigung bei dunnen Metalls chichten Phys. status solidi, 1966, Bd 15, S. 181.
- Инструкция по эксплуатации КИТП-5, Bonfon, Минск 2003.
- Техническое описание и инструкция по эксплуатации микроинтерферометра Линника МИИ-4, Ленинград 1990.
- Инструкция по эксплуатации МИИ-4-Видео, СГУ, Саратов 2003.
- Bining G., Quate C.F., Gerber Ch. Atomic force microscope // Phys. Rev. Lett. 1986. — Vol. 56, № 9. — p. 930 — 933.
- Ducker W., Cook R., Clarke D. Force measurement using an AC atomic force microscopy // J. Appl. Phys. 1985. — Vol. 67, № 9. — p. 4045 — 4052.
- Application Note AN-283: Sigma-Delta ADCs and DACs. -Applications Reference Manual, Analog Devices, 1993, P. 20−3.
- Kester W., Bryant J., Buxton J. ADCs for Signal Conditioning. -Practical Design Techniques for Sensor Signal Conditioning, Analog Devices, 1999, P. 8.1.
- Швец В., Нищирет Ю. Архитектура сигма-дельта АЦП и ЦАП. -Chip News, 1998, 2, С. 2.
- Голуб В. Взгляд на сигма-дельта АЦП. Chip News, 1999, 5, С. 23.
- Curtin M. Sigma-Delta techniques reduce hardware count and power consumption in biomedical analog front end // Analog Dialogue Journal.-1994.-V. 28.-№ 2.-. 6−8.
- Design-In Reference Manual. Data Converter. Analog Devices, Inc. (Norwood, USA, 1996.)
- Design-In Reference Manual. AVR 8-bit Microcontroller. Atmel Corporation 2001.
- ИЗ. Глазов B.M. Основы физической химии: Учеб. Пособие для вузов. -М.: Высш. Школа, 1981.-456 с.
- Громов Д.Г., Гавршов СЛ., Редичев Е. Н. Влияние толщины пленок меди в слоистых структурах Cu/Ta-W-N, Си/С и С/Си/С на температуру процесса плавления диспергирования. Журнал физической химии. № 9, 1.19, 2005, С. 1578−1585.
- Громов Д. Г., Гавршов С. А., Климовицкая А. В., Аммосов P.M. Факторы, определяющие температуру плавления тонких пленок Си и Ni на инертных поверхностях. Журнал физической химии. № 11, т 80, 2006, С. 1
- Landolt-Bornstein-Group IV Physical Chemistry. Binary systems. Part 1: Elements and binary systems from Ag-Al to Au-Ti. Springer-Verlag Heidelberg. Vol. 19 В1, 2002, -304 p.
- Бабичев А.П., Бабушкина H.A., Братковский A.M. и др.- под ред. Григорьева КС., Мейлихова Е. З. Физические величины. Справочник / -М.: Энергоатомиздат, 1991.-1232 с.
- ЭмслиДж. Элементы / Пер. с англ. -М.: Мир, 1993. -256 с.
- Кукушкин С. А., Григорьев ДА. ЖТФ 65, 10, 154 (1995).
- Кукушкин С. А., Григорьев Д. А., Индейцев Д. А., Потапов О. В., Фокин В. М. Физ. Хим. Стекла 27, 3, 377 (2001).
- LuY., Song Q.-L., Xia S.-H. Chin. Phys. Lett. 2005. V.22, No 9. P.2346.
- Долбак A.E., Жачук P.A., Ольшанецкий Б. З. ФТП 35, 9, 1063 (2001).
- Гегузин Я.Е. В сб.: Поверхностная диффузия и растекание. Под ред. Я. Е. Гегузина. Наука, М. (1969) 386 с.
- Тонкие пленки. Взаимная диффузия и реакции. Под. ред. Дж. Поута, К. Ту, Дж. Мейера. Мир, М. (1982) 576 с.
- Редичев Е.Н., Громов Д. Г., Гаврилов С. А., Аммосов P.M. Кинетика процесса плавления-диспергирования тонких пленок меди. Физика твердого тела, том 49, вып. 1,2007, С. 172.
- Ландау Л Д., Лившиц Е. М. Теоретическая физика. Учеб. пособ.: для вузов. В 10 т. Т. VI Гидродинамика. 5-е изд., испр. Физматлит, М. (2003) 731с.