LSAWs技術表征ULSI互連布線Low-k介質薄膜機械特性的研究.pdf

1、互連線系統(tǒng)已經(jīng)成為發(fā)展高速、高性能、高密度集成電路的瓶頸。將低介電常數(shù)介質(low-k)集成到ULSI互連系統(tǒng)中是當前解決此瓶頸問題的主要研究方向。準確界定low-k介質薄膜的硬度特性是解決low-k介質互連面臨的機械方面挑戰(zhàn)的關鍵。激光產(chǎn)生超聲表面波(Laser Generated Surface Acoustic Waves，LSAWs)探測技術由于其快速、準確、無損傷等突出優(yōu)點，特別適合在線檢測易脆、超薄、低硬度介質薄膜的楊氏模量

2、。 本課題從聲表面波傳播的色散理論和LSAWs實驗數(shù)據(jù)處理方法兩個方面進一步推進了LSAWs檢測技術的研究。 在理論方面，針對ULSI互連系統(tǒng)的具體情況，本研究從傳播媒質的波動方程出發(fā)，建立了“各向同性薄膜/硅襯底”的理論計算模型，并在大量計算結果的基礎上研究了薄膜的厚度、密度、楊氏模量等各種參數(shù)對理論計算的色散曲線的影響。納米多孔二氧化硅是最有潛力應用于low-k互連系統(tǒng)的介質。為解決原有計算模型不能適應納米孔呈周期性

3、分布的薄膜的問題，本研究進一步建立了“橫觀各向同性薄膜/硅襯底”的計算模型，并依據(jù)此計算模型豐富的計算結果對納米多孔二氧化硅薄膜的各項參數(shù)對于聲表面波傳播特性的影響作了深入的分析和研究。 在實驗數(shù)據(jù)處理方面，本研究根據(jù)奈奎斯特定理構建了合適的采樣系統(tǒng)。本研究用加窗函數(shù)的設計方法設計了一個具有線性相位特性的FIR軟件濾波器來減弱實驗環(huán)境中噪聲的污染，達到了實驗數(shù)據(jù)分析處理的要求。在軟件濾波器的設計中，我們仔細研究了各種窗函數(shù)的特性

4、，研究了凱瑟窗的參數(shù)對凱瑟窗性能的影響，并最終選擇了參數(shù)調節(jié)靈活的凱瑟窗作為設計中加載的窗函數(shù)。本研究中采用了按時間抽選(DIT)的基-2 FFT算法來對實驗信號作頻譜分析。在仔細研究了各種常用窗函數(shù)窗譜特性的基礎上，本研究加載了合適的窗函數(shù)來降低頻譜泄露；并采用在信號的末尾增添零值的辦法降低了頻譜的柵欄效應。在獲得信號頻譜的基礎上，我們通過一定的公式，計算獲得了實驗信號的色散曲線。為了將實驗色散曲線和理論計算的色散曲線擬合，本研究采用