ULSI中Cu互连线的显微结构及可靠性

观察了ULSI中大马士革结构的Cu互连线的晶粒生长和晶体学取向.分析了线宽及退火对Cu互连线显微结构及电徙动的影响.Cu互连线的晶粒尺寸随着线宽的变窄而减小.与平坦Cu膜相比,Cu互连线形成微小的晶粒和较弱的 (111) 织构.300℃、30min退火促使Cu互连线的晶粒长大、(111) 织构发展,从而提高了Cu互连线抗电徙动的能力.结果表明,Cu的扩散涉及晶界扩散与界面扩散,而对于较窄线宽的Cu互连线,界面扩散成为Cu互连线电徙动失效的主要扩散途径.     

Cu互连线显微结构和应力的AFM及SNAM分析

在ULSI中采用Cu互连线代替Al以增加电子器件的传输速度和提高器件的可靠性，Cu的激活能约为1．2eV，而Al的激活能约为0．7eV,Cu互连线寿命约为Al的3－5倍。Cu大马士革互连线的制备工艺为：在硅衬底上热氧化生成的SiO2上开出凹槽，在凹槽中先后沉积阻挡层Ta和晶种层Cu，然后由电镀的Cu层将凹槽填满，最后采用化学机械抛光将凹槽外多余的Cu研磨掉，Cu互连线的尺寸为：200um长，0．5μm厚，宽度分别为0．35，0．5，1至3μm不等，部分样品分别在200℃，300℃和450℃下经过30min退火。利用原子力显微镜（AFM）和扫描近场声学显微镜（SNAM），同时获得形貌像和声像，分别了Cu大马士革凹槽构造引起的机械应力和沉积引起的热应力对Cu互连线显微结构及可靠性的影响，SNAM是在Topometrix公司AFM基础上建造的实验装置，实验采用的机械振动频率在600Hz-100kHz之间。分析测试结果如下：1．AFM和SNAM可以实现对微米和亚微米特征尺寸的Cu互连线的局域应力分布和显微结构的原位分析。2．采用AFM，TEM、XRD观察和测试了Cu互连线的晶体结构，分析了大马士革凹槽工艺 对Cu晶粒尺寸及取向的影响。平坦的沉积态Cu膜的晶粒尺寸约为100nm；而由大马士革工艺制备的凹槽中的Cu互连线的晶粒尺寸约为70－80nm，凹槽结构抑制了晶粒生长，平坦的沉积态Cu膜有较强的（111）织构；而凹槽中的Cu互连线的（111）织构减弱，（200）和其它的晶体取向分量增强。3．SNAM声阻尼信号对材料局域应力的变化敏感，SNAM声图衬底可显示出局域应力的分布，在沉积态的Cu互连线声图中，金属和SiO2介电层的界面处像衬度强，表明该处为应力较高的区域，而在退火后的Cu互连线的声图中，金属和SiO2介电层的界面处像衬度弱，表明退火后该处应力减小，我们对Cu膜进行了宏观应力的测试，退火后应力值从沉积态的661MPa减少至359Mpa，这与SNAM声成像的结果相符合。     

大马士革铜互连线织构的研究

采用EBSD研究了不同线宽和退火前后Cu互连线的织构和晶界特征分布.Cu互连线均具有多重织构,其中(111)织构强度最高.沉积态样品在室温下发生了自退火现象,并出现了一些异常长大的晶粒.随高宽比降低和退火处理,Cu互连线晶粒尺寸变大,(111)织构得到加强,而具有较低应变程度的织构与(111)织构强度的比例下降.沉积态样品出现了(111)<112>和(111)<231>织构组分.退火后,出现了(111)<110>组分,而且(111)<112>和(111)<231>组分得到增强.Cu互连线以大角度晶界为主,其中具有55°～60°错配角的晶界和∑3晶界比例最高,35°～40°的错配角和∑9晶界次之.随高宽比增加和退火处理,∑3晶界比例逐渐升高,∑9晶界比例下降.     

大马士革铜互连线织构的研究

采用EBSD研究了不同线宽和退火前后Cu互连线的织构和晶界特征分布.Cu互连线均具有多重织构,其中(111)织构强度最高.沉积态样品在室温下发生了自退火现象,并出现了一些异常长大的晶粒.随高宽比降低和退火处理,Cu互连线晶粒尺寸变大,(111)织构得到加强,而具有较低应变程度的织构与(111)织构强度的比例下降.沉积态样品出现了(111)<112>和(111)<231>织构组分.退火后,出现了(111)<110>组分,而且(111)<112>和(111)<231>组分得到增强.Cu互连线以大角度晶界为主,其中具有55°～60°错配角的晶界和∑3晶界比例最高,35°～40°的错配角和∑9晶界次之.随高宽比增加和退火处理,∑3晶界比例逐渐升高,∑9晶界比例下降.     

磁控溅射Cu膜的织构与残余应力

用磁控溅射工艺在不同沉积温度制备200 nm与2μm厚的Cu膜,并用X射线衍射仪(XRD)与光学相移方法测量薄膜织构与残余应力.结果表明,对于200 nm厚Cu膜,随着沉积温度T增加,晶粒取向组成几乎保持不变,薄膜具有较低拉应力且不断减小;而对于2μm厚Cu膜,随着T增加,Cu<111>/Cu<200>晶粒取向组成比值急剧减小.薄膜具有较大的拉应力且不断减小.根据表面能、应变能及缺陷形成等机制对薄膜残余应力与织构的演化特征进行了分析.     

Cu金属化系统双扩散阻挡层的研究

采用二次离子质谱仪(SIMS)测试了SiON和Ta双层扩散阻挡层及Ta扩散阻挡层的阻挡性能;采用X射线衍射仪(XRD)测量了沉积态有Ta阻挡层和无阻挡层Cu膜的晶体学取向结构;利用电子薄膜应力测试仪测量了具有双层阻挡层Cu膜的应力分布状况。测试结果表明,双阻挡层中Ta黏附层有效地将Cu附着于Si基片上,并对Cu具有一定的阻挡效果,而SiON层则有效地阻止了Cu向SiO2中的扩散。与Ta阻挡层相比,双阻挡层具有较好阻挡性能。有Ta阻挡层的Cu膜的{111}织构明显强于无阻挡层的Cu膜。离子注氮后,薄膜样品应力平均值为206MPa;而电镀Cu膜后,样品应力平均值为-661.7MPa。     

Cu金属化系统双扩散阻挡层的研究

采用二次离子质谱仪（SIMSl测试了SiON和Ta双层扩散阻挡层及Ta扩散阻挡层的阻挡性能;采用X射线衍射仪（XRD）测量了沉积态有Ta阻挡层和无阻挡层Cu膜的晶体学取向结构;利用电子薄膜应力测试仪测量了具有双层阻挡层Cu膜的应力分布状况。测试结果表明,双阻挡层中Ta黏附层有效地将Cu附着于Si基片上,并对Cu具有一定的阻挡效果,而SiON层则有效地阻止了Cu向SiO2中的扩散。与Ta阻挡层相比,双阻挡层具有较好阻挡性能。有Ta阻挡层的Cu膜的（111）织构明显强于无阻挡层的Cu膜。离子注氮后,薄膜样品应力平均值为206MPa;而电镀Cu膜后,样品应力平均值为-661．7MPa。     

退火温度对铝互连线热应力的影响

采用二维面探测器X射线衍射(XRD)测量1μm和0.5μm厚Al互连线退火前后的残余应力.沉积态Al线均为拉应力,且随膜厚的增加而减小.沿长度方向的应力明显高于宽度方向的应力,表面法线方向应力最小.250℃退火2.5h后,互连线在各方向上的应力都减弱,其中1μm Al线应力减弱幅度高于0.5μm互连线.采用电子背散射衍射(EBSD)方法,测量退火前后Al互连线(111),(100),(110)取向晶粒的IQ值.退火后平均IQ值提高,互连线残余内应力随之减小.EBSD分析结果与XRD应力测试结果相符合.     

退火温度对铝互连线热应力的影响

采用二维面探测器X射线衍射(XRD)测量1μm和0.5μm厚Al互连线退火前后的残余应力.沉积态Al线均为拉应力,且随膜厚的增加而减小.沿长度方向的应力明显高于宽度方向的应力,表面法线方向应力最小.250℃退火2.5h后,互连线在各方向上的应力都减弱,其中1μm Al线应力减弱幅度高于0.5μm互连线.采用电子背散射衍射(EBSD)方法,测量退火前后Al互连线(111),(100),(110)取向晶粒的IQ值.退火后平均IQ值提高,互连线残余内应力随之减小.EBSD分析结果与XRD应力测试结果相符合.     

直流和脉冲电镀Cu互连线的性能比较

针对先进纳米Cu互连技术的要求,比较了直流和脉冲两种电镀条件下Cu互连线的性能以及电阻率、织构系数、晶粒大小和表面粗糙度的变化.实验结果表明,在相同电流密度条件下,脉冲电镀所得Cu镀层电阻率较低,表面粗糙度较小,表面晶粒尺寸和晶粒密度较大,而直流电镀所得镀层(111)晶面的择优程度优于脉冲.在超大规模集成电路Cu互连技术中,脉冲电镀将有良好的研究应用前景.     

非同相口径场瞬态辐射的计算

利用电磁脉冲的口径瞬态辐射场计算公式,针对圆形口径的线性相移、平方律相移等非同相口径场情况,计算了辐射高斯脉冲时的能量方向图、半能量波瓣宽度、面积利用系数等参数.计算表明,对于圆形口径非同相口径场,最大辐射场的方向为口径面法线方向,同时能量方向图关于口径面法线方向对称;随着口径的增大,波瓣变窄,无副瓣;随着平方律相移的滞后参数的增加,波瓣变宽,主瓣不分裂.     

两种自适应杂波抑制技术的比较：AMTI及ADPCA技术性能的分析和比较

本文在讨论机载雷达地面杂波回波的基础上，分析了ＡＭＴＩ和ＡＤＰＣＡ系统的性能。对这两个系统从原理上，并利用计算机模拟结果及实验结果进行了比较。本文将有助于工程实现。     

杂质吸收对光子晶体滤波器设计的影响

为了研究杂质的吸收对光子晶体滤波器设计的影响,引入复折射率并利用特征矩阵法,计算了滤波透射峰的峰值和半峰全宽。滤波透射峰的峰值随杂质的消光系数增加而迅速减小,滤波通道透射峰的半峰全宽随消光系数增加而增大,滤波透射峰的峰值和半峰全宽都随吸收杂质的光学厚度的增加而减小。结果表明,设计光子晶体滤波器时,必须考虑杂质吸收这一重要因素,应选择消光系数小于0.002的掺杂材料,并且杂质的光学厚度应设计在2(λ0/4)左右。     

水的光学特性对水下光学成像质量影响的分析

水的光学特性对光学成像质量有着重要的影响,水对光的吸收、散射作用可造成光在水介质传播中的衰减,本文就水的光学特性及其对水下光学成像质量的影响进行了分析,以为成像系统在水下的应用提供基础的理论依据。     

一种卷积码的VITERBI译码的实现

本文采用ＱＵＡＬＣＯＭ公司的Ｑ１６５０多码率ＶＩＴＥＲＢＩ译码器,设计了前向纠错编／译码器,对提高误码的纠错能力有一定参考价值。     

近红外光谱技术在水果品质无损检测中应用的研究与现状

简单概述了我国水果产业的发展现状,着重阐述了国内外利用近红外光谱技术进行水果品质无损检测的最新研究进展,分析了当今研究中存在的问题,并对利用近红外光谱技术进行水果检测的前景进行了展望,提出了一些建议。     

电工学课件的研制

介绍了将Authorware用于制作《电工学》课件过程和方法,该软件制作的课件具有良好的动态画面及特技效果、体系完整、操作方便、易学易用。     

一种提高白光LED相关色温分布均匀性的方法

提出一种新的白光LED荧光粉涂敷方式,将荧光粉与硅胶混合体涂敷在白光LED封装用透镜内侧,将透镜倒置后使荧光粉与硅胶混合体由透镜内侧中心点向四周流散,固化得到厚度相对比较均匀的荧光粉层,然后再用硅胶灌封。根据这种新的荧光粉涂敷方式制成白光LED样品,对样品性能进行测试,并与传统的荧光粉涂敷方式的白光LED比较,结果表明,采用新的荧光粉涂层技术制成的白光LED,在相关色温均匀性和稳定性等方面都有明显的提高。     

星载差分吸收光谱仪转动部件测试系统设计

基于星载差分吸收光谱仪转动部件控制需求,设计了星载光谱仪转动部件的测试系统。采用微动开关复位加定步的电机运动方式实现电机的精确定位。采用脉冲调制（PWM）的方式实现驱动电流的精细调节。并搭建平台对系统进行重复性测试,实验结果表明,测试系统具有较高的可靠性和稳定性,能够满足光谱仪的精确定位要求,使电机在工作寿命内按计划完成定标工作。     

汉语双音节中第一音节的元音共振峰轨迹研究

汉语中,协同发音主要取决于相邻前一音节末尾的元音,以及相邻后一音节首的辅音。主要考察在汉语普通话双音节中,第一音节元音韵母和不同第二音节声母组合时对第一个音节元音共振峰轨迹的影响。元音韵母选用元音三角形的3个顶点的元音,总结了轨迹变化的规律。