超声表面波(LSAWs)法表征low-k薄膜杨氏模量的快速实现

摘要

在过去的几十年间,集成电路的集成度依循摩尔定律呈指数规律升高,特征尺寸不断减小。现阶段,互连线的RC延迟已经远超过门延迟,成为影响电路性能和速度的关键。为降低RC延迟,低介电常数(low-k)介质的研究已成为微电子领域的重要课题,而低介电常数往往伴随着较低的机械强度,极大影响了low-k材料作为互连线间介质的应用。
　　 本课题采用激光激发表面波(Laser-generated Surface Acoustic Waves,LSAWs)方法检测low-k材料的杨氏模量值,与传统的纳米压痕法相比较,这一检测技术具有准确、快速、无损伤等优点,适合于对超薄、低硬度、非致密薄膜材料进行在线检测。
　　 LSAWs方法检测杨氏模量时,采用激光照射low-k薄膜-衬底结构样片激发表面波信号并对其进行检测和采集,依据表面波在分层介质上传播时发生频散的特性,计算出它的频散特性曲线。同时根据已建立的薄膜-衬底理论模型,计算对应不同杨氏模量值时的理论频散曲线,并通过匹配得到理论计算与实验频散曲线最为接近时对应的杨氏模量值,从而获得薄膜的实际参数。
　　 本课题组通过对实验系统的优化,能够获得信噪比超过10:1的表面波信号,对表面波信号进行滤波处理后,可以计算得到平滑、变化趋势正确的实验频散曲线,在多次实验中取得很好的重复性。并设计编写了能够快速、准确查找与实验曲线最为接近的理论频散曲线的匹配程序,从而计算出杨氏模量值。为实现在线检测,还制作了操作简单,直观的图形化界面。