技术干货| 低介电常数材料的失效分析

        与二氧化硅相比，低介电常数材料有较低的密度和松软的结构，使其更容易受到外部力量的破坏。此外，由于其热传导性能较差，不利于内部热量的散发；同时，它的热膨胀系数也与金属不匹配，可能导致分层和裂纹的产生。另外，低介电常数材料与金属层之间的机械强度存在差异，这也易导致分层和裂纹的出现。最后，Cu易扩散进入低介电常数材料的孔隙中，从而影响芯片的可靠性。

        其中有效的解决方法包括：

        1.   涂层Pt可改善样品导电性，减弱荷电效应；

        2.   降低SEM观察电压，减小高能电子束辐射损伤和荷电效应；

        3.   减小工作距离，可提高图像分辨率，弥补电压降低的不利影响；

        4.   减弱束流，弱化电子束的短时轰击损伤；

        这些措施可以帮助保护样品，同时提高图像质量。

        根据我们的研究结果，我们可以得出以下结论：

        1.   低电压电流对低介电常数材料造成的损伤相对较小。在实验过程中，我们发现使用低电压电流进行操作可以有效地减少low-k材料的损伤程度，在相关失效分析操作中需要尽可能减低电压与电流；

        2.   表面dep层可以有效地保护低介电常数材料不受损坏。通过在low-k材料表面添加dep层，可以形成一个保护层，有效地隔离试验本身对材料的影响；

        3.   经过Cu plating及Cu CMP工艺处理的样品中，由于应力和热膨胀系数不匹配等原因，多孔低介电常数材料会出现明显的孔扩大现象，可以用于分辨低介电常数材料与普通的二氧化硅材料。