Емельянов Виктор Андреевич – член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук, профессор
ул. Бровки, 6, 220013, Минск
Viktor A. Emelyanov – Сorresponding Member of the National Academy of Science, D. Sc. (Engineering), Professor
6, Brovka Str., 220013, Minsk
Баранов Валентин Владимирович – доктор технических наук, профессор
ул. Бровки, 6, 220013, Минск
Valentin V. Baranov – D. Sc. (Engineering), Professor
6, Brovka Str., 220013, Minsk
Емельянов Виктор Викторович – магистрант, Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
ул. Бровки, 6, 220013, Минск
Viktor V. Emelyanov – Magister
6, Brovka Str., 220013, Minsk
Исследовано явление стресс-миграции в пленках сплава Al–Si, которое проявляется при протекании тока высокой плотности (порядка 105 А/мм2). По результатам исследований предлагается техническое решение, которое позволяет повысить качество получаемых пленочных структур. Его сущность заключается в формировании в пленках ловушек для мигрирующих атомов алюминия при протекании тока высокой плотности за счет формирования пассивирующего слоя TiN на поверхности слоя, например Al–1,5 %Si. При наличии развитого рельефа поверхности современных интегральных микросхем, например с субмикронными размерами элементов топологии, толщина и структура металлических токопроводящих пленок на ступеньках рельефа отличается от расположенных на планарных участках. Это приводит к появлению существенных градиентов механических напряжений, которые являются движущей силой стресс-миграции. Температурный коэффициент линейного расширения алюминия примерно в 20 раз больше, чем диоксида кремния, что обуславливает активную генерацию точечных дефектов в слое сплава на основе алюминия, который намного пластичнее диоксида кремния. Под действием градиента остаточных напряжений существующие в пленках точечные дефекты, например, вакансии, приходят в движение преимущественно по границе раздела металл-диэлектрик и со временем под влиянием тока высокой плотности приводят к образованию групповых дефектов в пленке сплава, в частности пустот, бугорков и др. Так как процессы стресс-миграции на этих участках происходят наиболее интенсивно, то в результате происходит разрыв пленок преимущественно на ступеньках топологического рельефа. Результаты исследования прошли апробацию и могут быть использованы при изготовлении кремниевых полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.
The stress-migration phenomenon in films of alloy Al–Si which is observed at a current of high density (an order 105 А/mm2) is investigated. By results of researches the technical decision which allows quality raise of obtained film structures is offered. Its essence consists in formation in films the traps for migrating atoms of aluminium at course of a current of high density at the expense of formation the passive layer of TiN on the metal layer surface, for example, Al–1,5 %Si. In the presence of advanced relief of a surface of modern integrated circuits, for example with sub-micron sizes of the topology elements, the thickness and structure of metal current-carrying films on relief steps differs from what are located on planar sites. It leads to occurrence of essential gradients of mechanical pressure which are stress-migration motive power. As it is known, that temperature factor of linear expansion of aluminium is approximately 20 times, than SiO2, that causes active generation of dot defects in a layer of the alloy on the base of aluminium which is much more plastic than SiO2. Under the influence of a gradient of residual pressure, dot defects, existed in films, for example vacancies, come to movement mainly on border of metal - dielectric and in due course under the influence of a current of high density lead to formation of group defects in an alloy film, in particular emptiness, hills etc. Since stress-migration processes on these sites occur most intensively, as a result there is a rupture of films mainly on steps of a topological relief. Results of the research have passed approbation and can be used at manufacturing of silicon semi-conductor devices and integrated microcircuits.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.