LSAWs技術(shù)無(wú)損表征互連薄膜機(jī)械強(qiáng)度與界面粘附性的研究.pdf

1、low-k薄膜較差的機(jī)械強(qiáng)度和界面粘附性限制了其在ULSI制造工藝過(guò)程中的應(yīng)用。因此需要發(fā)展快速、準(zhǔn)確、無(wú)損的檢測(cè)手段來(lái)表征ULSI互連薄膜的機(jī)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(duì)low-k薄膜的楊氏模量、泊松常數(shù)和界面粘附性進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的ULSI互連介質(zhì)機(jī)械特性在線檢測(cè)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(dòng)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(jì)算模型，獲得表面波色散曲線與薄膜各項(xiàng)機(jī)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(shí)，泊松常數(shù)對(duì)色散曲線的影響不同，開發(fā)出檢測(cè)超薄薄膜楊氏模量和泊松常數(shù)的雙向檢測(cè)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(cè)。在實(shí)驗(yàn)方面，優(yōu)化了光路系統(tǒng)，分析了激光源對(duì)表面波信號(hào)的影響，并且引入電動(dòng)平移設(shè)備，提高了檢測(cè)的自動(dòng)化水平。采用銅網(wǎng)作為屏蔽手段

3、，有效減弱外界對(duì)信號(hào)的干擾，獲得信噪比高于50:1的表面波信號(hào)。對(duì)經(jīng)過(guò)處理的表面波信號(hào)進(jìn)行FFT處理，最終獲得適合匹配的光滑表面波色散曲線。在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)誤差的快速匹配方法，使檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確。對(duì)三組樣片進(jìn)行了表征。首先，采用LSAWs技術(shù)對(duì)摻Cs的多孔SiO2樣片楊氏模量進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)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(huì)提高。對(duì)超薄多孔Black D