Способ контроля коррозионной стойкости пленочных материалов
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в технологическом процессе изготовления кристаллов ИМС на этапе формирования защитного пассивирующего покрытия. Способ контроля коррозионной стойкости пленочных материалов сокращает время контроля, приближает условия контроля к условиям эксплуатации металлизированных пленок кристаллов интегральных микросхем с защитным пассивирующим покрытием. Это достигается локальным возбуждением сфокусированных ультразвуковых колебаний в частотном диапазоне 100-2000 МГц с постоянной плотностью мощности 103 Вт/см2 при 20-60oС в области металлизированной пленки с защитным пассивирующим покрытием тестовых структур с регистрацией изменения амплитуды отраженных УЗ-колебаний до момента сквозного разрушения металлизированной пленки. Расположение тестовых структур на пластине в областях, свободных от кристаллов ИМС, например, на дорожках скрайбирования, обеспечивает неразрушающий контроль и возможность использования проконтролированных подложек для изготовления ИМС.
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в технологическом процессе изготовления кристаллов ИМС на этапе формирования защитного пассивирующего покрытия. Цель изобретения сокращение времени контроля и приближения условий контроля к условиям эксплуатации металлизированных пленок кристаллов интегральных микросхем с защитным пассивирующим покрытием. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе контроля на поверхность пленки с защитным пассивирующим покрытием локально наносят дистиллированную воду, возбуждают в локальной области УЗ колебания в частотном диапазоне 100-2000 МГц с постоянной плотностью мощности 103Вт/см2 при температуре 20-60oС и регистрируют изменение амплитуды отраженных УЗ-колебаний до момента сквозного разрушения металлизированной пленки. Сущность изобретения заключается в следующем: При использовании сфокусированных УЗ-колебаний частотой 100-2000 МГц для контроля коррозионной стойкости пленочных материалов сокращение времени контроля и приближение условий контроля к условиям эксплуатации металлизированных пленок кристаллов интегральных микросхем с защитным пассивирующим покрытием обусловлено: нанесением на поверхность образца дистиллированной воды при температуре 20-60
C; возбуждением УЗ-колебаний локально (локальность 0,6-100 мкм) в области металлизированной пленки с защитным пассивирующим покрытием, свободной от кристаллов ИМС (например, на дорожках скрайбирования); регистрацией изменения амплитуды отраженных УЗ-колебаний во времени до момента сквозного разрушения металлизированной пленки. При этом нарушений в области кристалла ИМС не вносится. Выбор дистиллированной воды в качестве контактируемой с образцом жидкости обусловлено ее чистотой и возможностью использования проконтролируемых образцов в дальнейшем технологическом процессе. Кроме того, применение в качестве жидкости воды приближает условия контроля к реальным условиям процесса деградации параметров ИМС в результате проникновения влаги через защитные пассивирующие покрытия над металлизированной пленкой. Выбору температуры подогрева дистиллированной воды (20-60oC) в качестве ускоряющего фактора предшествовал анализ видов и причин отказов кристаллов ИМС в результате коррозии металлизированной пленки. Выбор УЗ-колебаний в частотном диапазоне 100-2000 МГц с постоянной плотностью мощности 103 Вт/см2 обусловлен требованием обеспечения необходимой локальности контроля 0,6-100 мкм и ускорения процесса коррозии. При использовании УЗ-колебаний выше 2000 МГц обеспечивает локальность менее 0,6 мкм, однако возникает вероятность дополнительного дефектообразования из-за сильной механической деформации кристаллической решетки контролируемого образца в результате воздействия-УЗ. Воздействие на образец сфокусированных УЗ колебаний частотой 100-2000 МГц через локально нанесенную на поверхность защитного пассивирующего покрытия дистиллированную воду, подогретую до температуры 20-60oС, обеспечивает эффективное ускорение процессов коррозии металлизированной пленки. Воздействие на контролируемый образец дистиллированной воды, ультразвука и температуры как единого комплекса ускоряющих факторов в процессе контроля коррозионной стойкости пленочных материалов, значительно повышает экспрессность контроля и не приводит к изменению механизма отказов. Регистрация изменения амплитуды отраженных УЗ-колебаний до момента сквозного разрушения металлизированной пленки обусловлена необходимостью контроля пленочных материалов с высоким значением коэффициента затухания ультразвука. В случае регистрации амплитуды прошедших через объем контролируемого материала УЗ-колебаний изменение интенсивности УЗ-колебаний становится незначительным, а способ контроля недостоверным. Момент сквозного разрушения пленки соответствует коррозии. Пример технической реализации. Опытная реализация способа контроля коррозионной стойкости пленочных материалов производилась на полупроводниковых подложках, содержащих кристаллы ИМС динамической памяти емкостью 1 МБит (SKFN-698) и тестовые структуры на дорожках скрайбирования. В качестве подложек использовали пластины кремния КДБ 12 диаметром 100 мм. В качестве защитного пассивирующего покрытия использовались слои фосфоросиликатного стекла (ФСС) и плазмохимического окисла кремния (ПХО), формируемые стандартными методами при помощи газофазного осаждения при атмосферном давлении на установке дрМ 3.221.001 и плазмохимического нанесения на установке УВП-2М. Контроль коррозионной стойкости металлизированной пленки тестовых структур, расположенных на дорожках скрайбирования шириной 250 мкм, т.е. в областях, свободных от элементов кристаллов ИМС. Анализ дефектности ИМС после воздействия УЗ-колебаниями показал, что нарушений в элементы кристаллов ИМС в результате контроля УЗ не вносится. Возбуждение УЗ-колебаний в контролируемом образце проводится на акустическом микроскопе ELSAM. Контакт УЗ-колебаний с образцом осуществляется через дистиллированную воду, локально нанесенную на поверхность ИМС. Локальность нанесения дистиллированной воды обеспечивается возможностями микроскопа и заключаются в автоматическом фиксировании капли дистиллированной воды на акустическом объективе. Выбранный диапазон температуры (20-60oС) обеспечивается разрешающей способностью микроскопа. В течение контроля температура поддерживается постоянной с помощью термопары, а значение высвечивается на мониторе микроскопа. Изменение амплитуды отраженного от поверхности образца УЗ-сигнала регистрировалась на мониторе акустического микроскопа. Критерием оценки момента сквозного разрушения металлизированной пленки являлось время стабилизации амплитуды УЗ-колебаний, что соответствует и визуальному наблюдению момента сквозного разрушения металлизации. Результаты контроля пленочных материалов на коррозионную стойкость по предлагаемому способу сопоставлялись с результатами длительных испытаний в камере тепла и влаги типа 12 КТВ.Э-0,4-0,02 в режиме: влажность 40-95% Т 40-50oС, t 300 ч. Для оценки достоверности предлагаемого способа контроля сопоставление результатов производилось на выборке из 10 групп пластин, различающихся по коррозионной стойкости. Расчетная величина коэффициента корреляции z сравнивалась с критической величиной z 0,55 и в случае z > 0,55 с доверительной вероятностью 0,9 результаты контроля предлагаемого способа и длительных испытаний коррелируют между собой, т.е. предлагаемый способ контроля достоверен, сокращает время контроля и приближает условия контроля к условиям эксплуатации металлизированных пленок кристаллов интегральных микросхем с защитным пассивирующим покрытием в процессе их изготовления. Из этого следует нецелесообразность использования частоты УЗ-колебаний 60 МГц и 2500 МГц из-за низкого коэффициента корреляции результатов по предлагаемому способу с результатами длительных испытаний и разрушаемости контроля. Полученные результаты свидетельствуют о том, что оптимальным режимом контроля коррозионной стойкости пленочных материалов является частота УЗ-колебаний 1100 МГц при 60oC. По сравнению со способом-прототипом, предлагаемый способ контроля коррозионной стойкости пленочных материалов позволяет сократить время контроля металлизированных пленок кристаллов интегральных микросхем с защитным пассивирующим покрытием в 4 раза.
Формула изобретения
Способ контроля коррозионной стойкости пленочных материалов, по которому наносят локально на контролируемую поверхность жидкость, возбуждают сфокусированные ультразвуковые колебания и регистрируют изменение амплитуды ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени контроля и приближения условий контроля к условиям эксплуатации металлизированных защитных пленок кристаллов интегральных микросхем, в качестве жидкости используют дистиллированную воду, ультразвуковые колебания возбуждают в диапазоне 100-2000 мГц, с постоянной плотностью мощности 103 Вт/см2 при температуре 20-60oC, а регистрацию изменения амплитуды ультразвуковых колебаний во времени осуществляют до момента сквозного разрушения пленки.MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000
Извещение опубликовано: 20.10.2000
