介电材料在微电子器件的欧洲杯足球竞彩功能中至关重要，因为这些材料在微电路中可以将导电元件相互隔离。
导体之间的电容具有限制电路的最大工作频率的电位，并且电容与导体之间的分离距离相反地增加。为了最大限度地减少微电子器件的尺寸，同时最大化其工作频率，设备的组件应通过具有与尽可能低的介电常数的材料分开。
一类称为超低k（ULK欧洲杯足球竞彩）电介质的材料通常用于此任务。所有重要的半导体节点都会变化需要具有更高孔隙率的新一代下k材料的有效整合。欧洲杯足球竞彩然而，在低K材料的电性能和机械性能之间存在相当大的权衡。欧洲杯足球竞彩
通过引入纳米级孔隙来降低k值，通常会导致沉积膜的强度、附着力和硬度降低。监测的机械性能ulk电影因此，如果该装置在产生可靠的，一致的成品的同时存活，则在整个半导体生产过程中必不可少。
本文探讨了如何监测ULK薄膜的机械可靠性在迅速识别过程变化时逐渐更为重要，同时维持高器件产量。它还概述了如何纳米凸缘和纳秒测试可以提供测量这些关键胶片模量（刚度），硬度（强度）和关键划痕力（粘合）的理想手段。
Nanoindentation测试
通过将金刚石孔探针迫使在根据特定力的膜中迫使金刚石探针来实现ULK薄膜的纳米凸形测试，使得该力持续多秒钟，然后最终撤回探针。在测试期间连续测量力量和位移，研究人员是可以计算材料的模量和硬度的基础。1
图1显示了在200 nm厚ULK薄膜上测试时获得的力-位移曲线。由于采用了锐角的几何形状，使得它能够穿透ULK膜表面较薄、相对致密的表皮层，有效地探测膜的内部特性。
图1。来自ULK膜上的缩进的代表性力 - 位移曲线。图像信用：布鲁克纳米表面
但是，如果压痕太深，则会受到硅衬底性能的影响。当压痕深度略超过穿透表层所需的深度时，薄膜性能的最精确测量趋向于获得。2
纳米indentation由于其规模小，因此能够高度局部化的材料表征材料的机械性能。此外，当在阵列中进行纳米肾脏测试时，它也可用于产生较大表面积的机械性能的图。
力量的纳米力学计量工具（NMT）一系列仪器专门用于纳米力学测试，作为过程控制应用的一部分。ATI 8800（如图2所示）的翻译级可以容纳直径高达300毫米的硅晶片，提供足够的范围来达到晶片上的任何区域。
图2。Bruker的ATI 8800，全自动纳米机械计量工具，全天候监控晶圆过程。图像信用：布鲁克纳米表面
ATI 8800还可以用于在晶片的预定区域中进行一系列测试，允许用户检查晶片间处理变异性或在特定区域上映射机械性能。
在这种情况下,进行了一系列的1884 nanoindentation测试确定的同质性ULK薄膜的力学性能在整个300 mm晶圆表面(见图3)。机械性能地图生成通过这一系列测试发现~ 10之间的硬度和模量的变化和15% ULK膜的表面。
图3。由1,884颗纳米压膜试验对200nm Ulk薄膜的结果，由于不均匀的加工条件，显示出10至15％的性质变异性。图像信用：布鲁克纳米表面
纳秒测试
进行纳秒试验以测量ULK膜与下面基底的粘附性。通过横向移动探针（在晶片平面）的距离为10μm的距离来执行每个单独的划痕测试，同时将正常力从1到1500μN移动。
这些试验中使用的探针是具有1μm曲率半径的金刚石90°的模拟探针。由于在划痕测试期间正常力增加，探针将深吸在材料中，从而增加横向力并在基板/膜界面上放置越来越多的应力。
在施加应力的特定水平下，将薄膜从基材中观察到分层。通过横向力的快速减小在数据中展示该分层事件，同时随着正常位移的增加而迅速降低。
分层时的正常力被记录为临界正常力，并且该结果用作薄膜的界面分层负荷或界面故障负荷的量度（参见图4）。
图4。纳米划痕测试的代表性数据显示了临界载荷是如何确定的。图像信用：布鲁克纳米表面
利用该设备的原位SPM成像能力，成功捕获了测试中各个点的划痕的地形图像，以验证原始关键事件与薄膜分层对应，以及随后的更大事件是薄膜破裂的结果。
任何用于进行此类测试的仪器都必须能够准确地检测到相对细微的分层开始，而不是更明显的薄膜剥落事件。
在晶片上进行一系列1,884纳秒测试，以有效地将ULK薄膜的界面粘附映射到表面上。如图5所示，发现，发现，发现，从晶片的一侧到另一侧的膜粘附的显着变化。另外，在大部分晶片上，发现粘附性在晶片边缘〜20mm的〜20mm内明显降低。
图5。结果为200nm ulk薄膜1,884划痕试验，显示出由于不均匀的加工条件引起的粘附变异性。图像信用：布鲁克纳米表面
结论
作为上述实例明显亮点，今天的领先纳米机械计量系统能够帮助半导体制造商精确地平衡ULK电介质的粘附，机械和电性能。随着节点继续前进，使用Bruker的ATI 8800等乐器将确保设备可靠性以及不间断的生产率。
参考文献
- 厕所。oliver和g.m.Pharr，J. Mater。Res。，7,1564（1992）。
- 陈志强，陈志强等，微电子工程，75,103-110(2004)。
此信息已采购，审查和调整Bruker纳米表面提供的材料。欧洲杯足球竞彩
有关此来源的更多信息，请访问布鲁克纳米表面。