LSAWs技術(shù)表征ULSI互連布線Low-k介質(zhì)薄膜機(jī)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(zhì)(low-k)集成到ULSI互連系統(tǒng)中是當(dāng)前解決此瓶頸問題的主要研究方向。準(zhǔn)確界定low-k介質(zhì)薄膜的硬度特性是解決low-k介質(zhì)互連面臨的機(jī)械方面挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。激光產(chǎn)生超聲表面波(Laser Generated Surface Acoustic Waves，LSAWs)探測(cè)技術(shù)由于其快速、準(zhǔn)確、無損傷等突出優(yōu)點(diǎn)，特別適合在線檢測(cè)易脆、超薄、低硬度介質(zhì)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法兩個(gè)方面進(jìn)一步推進(jìn)了LSAWs檢測(cè)技術(shù)的研究。 在理論方面，針對(duì)ULSI互連系統(tǒng)的具體情況，本研究從傳播媒質(zhì)的波動(dòng)方程出發(fā)，建立了“各向同性薄膜/硅襯底”的理論計(jì)算模型，并在大量計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上研究了薄膜的厚度、密度、楊氏模量等各種參數(shù)對(duì)理論計(jì)算的色散曲線的影響。納米多孔二氧化硅是最有潛力應(yīng)用于low-k互連系統(tǒng)的介質(zhì)。為解決原有計(jì)算模型不能適應(yīng)納米孔呈周期性

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

4、，研究了凱瑟窗的參數(shù)對(duì)凱瑟窗性能的影響，并最終選擇了參數(shù)調(diào)節(jié)靈活的凱瑟窗作為設(shè)計(jì)中加載的窗函數(shù)。本研究中采用了按時(shí)間抽選(DIT)的基-2 FFT算法來對(duì)實(shí)驗(yàn)信號(hào)作頻譜分析。在仔細(xì)研究了各種常用窗函數(shù)窗譜特性的基礎(chǔ)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(hào)的末尾增添零值的辦法降低了頻譜的柵欄效應(yīng)。在獲得信號(hào)頻譜的基礎(chǔ)上，我們通過一定的公式，計(jì)算獲得了實(shí)驗(yàn)信號(hào)的色散曲線。為了將實(shí)驗(yàn)色散曲線和理論計(jì)算的色散曲線擬合，本研究采用