技術干貨| 低介電常數材料的失效分析

        與二氧化硅相比，低介電常數材料有較低的密度和松軟的結構，使其更容易受到外部力量的破壞。此外，由于其熱傳導性能較差，不利于內部熱量的散發；同時，它的熱膨脹系數也與金屬不匹配，可能導致分層和裂紋的產生。另外，低介電常數材料與金屬層之間的機械強度存在差異，這也易導致分層和裂紋的出現。最后，Cu易擴散進入低介電常數材料的孔隙中，從而影響芯片的可靠性。

        其中有效的解決方法包括：

        1.   涂層Pt可改善樣品導電性，減弱荷電效應；

        2.   降低SEM觀察電壓，減小高能電子束輻射損傷和荷電效應；

        3.   減小工作距離，可提高圖像分辨率，彌補電壓降低的不利影響；

        4.   減弱束流，弱化電子束的短時轟擊損傷；

        這些措施可以幫助保護樣品，同時提高圖像質量。

        根據我們的研究結果，我們可以得出以下結論：

        1.   低電壓電流對低介電常數材料造成的損傷相對較小。在實驗過程中，我們發現使用低電壓電流進行操作可以有效地減少low-k材料的損傷程度，在相關失效分析操作中需要盡可能減低電壓與電流；

        2.   表面dep層可以有效地保護低介電常數材料不受損壞。通過在low-k材料表面添加dep層，可以形成一個保護層，有效地隔離試驗本身對材料的影響；

        3.   經過Cu plating及Cu CMP工藝處理的樣品中，由于應力和熱膨脹系數不匹配等原因，多孔低介電常數材料會出現明顯的孔擴大現象，可以用于分辨低介電常數材料與普通的二氧化硅材料。