LSAWs技術(shù)無損表征互連薄膜機械強度與界面粘附性的研究.pdf

1、low-k薄膜較差的機械強度和界面粘附性限制了其在ULSI制造工藝過程中的應(yīng)用。因此需要發(fā)展快速、準確、無損的檢測手段來表征ULSI互連薄膜的機械特性。激光表面波技術(shù)利用表面波在分層結(jié)構(gòu)中傳播的色散現(xiàn)象對low-k薄膜的楊氏模量、泊松常數(shù)和界面粘附性進行無損檢測，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的ULSI互連介質(zhì)機械特性在線檢測方法。
　　 本文在理論方面，推導(dǎo)出表面波在固體媒介中傳播的波動方程，發(fā)展了頻率速度色散曲線的快速求解方法。建立

2、了“單層/多層low-k薄膜/Si基底”計算模型，獲得表面波色散曲線與薄膜各項機械參數(shù)之間的關(guān)系。利用表面波沿Si晶體不同方向傳播時，泊松常數(shù)對色散曲線的影響不同，開發(fā)出檢測超薄薄膜楊氏模量和泊松常數(shù)的雙向檢測方法。在low-k薄膜/Si基底界面處引入“彈簧假設(shè)”邊界模型，使表面波方法能夠應(yīng)用于界面粘附性的檢測。在實驗方面，優(yōu)化了光路系統(tǒng)，分析了激光源對表面波信號的影響，并且引入電動平移設(shè)備，提高了檢測的自動化水平。采用銅網(wǎng)作為屏蔽手段

3、，有效減弱外界對信號的干擾，獲得信噪比高于50:1的表面波信號。對經(jīng)過處理的表面波信號進行FFT處理，最終獲得適合匹配的光滑表面波色散曲線。在實驗和理論色散曲線匹配方面，發(fā)展了原有的最小二乘匹配方法，提出了可以修正實驗誤差的快速匹配方法，使檢測結(jié)果更加準確。對三組樣片進行了表征。首先，采用LSAWs技術(shù)對摻Cs的多孔SiO2樣片楊氏模量進行檢測，測試結(jié)果表明隨著Cs摻雜濃度的增加，low-k薄膜楊氏模量也會提高。對超薄多孔Black D