Les techniques dérivées de la microscopie à force atomique pour la caractérisation des interconnexions après polissage mécano-chimique et nettoyage

Characterization of post-CMP cleaned interconnect surfaces with derivative atomic force microscopy techniques

• Auteur / Autrice : Alexandre Dominget
• Direction : Sabine Szunerits
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie à force atomique

Résumé

Avec la réduction des dimensions de lignes, l'enlèvement des résidus métalliques provenant de l'étape de polissage mécano-chimique du cuivre a un impact important sur la fiabilité des circuits intégrés. Aussi, le contrôle de la contamination de surface est décisif quant à la maîtrise des nouveaux procédés comme, par exemple, le dépôt de barrières auto alignées. Cette étude est focalisée sur l'utilisation de deux techniques dérivées de la microscopie à force atomique pour l'analyse de surfaces après CMP et nettoyage post-CMP : la technique c-AFM pour la mesure de courants de fuite surfaciques et la technique KFM pour la mesure de potentiels de surface et de travail de sortie. La première partie de ce manuscrit montre que les niveaux de courants de fuite surfaciques sont dépendants du temps de polissage de la barrière métallique Ta/TaN. Les résultats mettent également en évidence les limitations expérimentales de la technique c-AFM dans nos conditions d'utilisation. Dans la deuxième partie, les analyses KFM montrent l'Impact des conditions de polissage et de nettoyage sur les cartographies potentiels de surface. Les mesures effectuées sur des échantillons de cuivre post-CMP montrent l'Influence de la couche de passivation sur le travail de sortie du cuivre. Chaque solution de nettoyage provoque une diminution du travail de sortie plus ou moins importante selon la couche de passivation formée à la surface du cuivre

Cleaning efficiency and the removal of metallic contaminations have appreciable impact on productivity and reliability. The control of metallic residuals is essential with the implementation of new integration schemes such as self aligned barrier. This study de,. Als with the use of two derivative AFM techniques for the characterization of post-CMP and post-CMP cleaned surfaces: the c-AFM for the measurement of surface leakage and the KFM for the measurement of surface potentials and work functions. The first part highlights that the Ta/TaN polishing time has a crucial impact on the surface leakage. The issues observed during the measurements with our experimental conditions will be discussed. KFM analyses show the impact of CMP and post-CMP clean parameters on surface potentials. Work function measurements on post-CMP copper samples show the influence of the passivation layer. The copper work function is reduced, depending on the nature of the passivation layer formed during the immersion in the cleaning solution.