铜纳米结构的实验室高对比X射线显微镜,由液体金属喷射X射线源启用
Kristina Kutukova1, Bartlomiej Lechowski1, Joerg Grenzer1
1deepXscan GmbH, Zeppelinstr. 1, 01324 Dresden, Germany.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|March 12, 2024
概括
高分辨率的X射线显微镜图像铜互连在微芯片与增强的对比度. 使用9.2 keV的Ga-Kα辐射可以改善半导体故障分析中纳米结构的成像.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 物理 物理学 物理
- 电气工程 电气工程
背景情况:
- 先进的微电子产品依赖于芯片上的互连,例如嵌入低k介电材料中的铜 (Cu).
- 高分辨率成像对于半导体行业的物理故障分析和可靠性工程至关重要.
- 目前的成像技术面临的挑战是,在微米以下的铜纳米结构中实现足够的对比度.
研究的目的:
- 用全场传输X射线显微镜 (TXM) 来演示Cu/low-k芯片上互连堆的高分辨率成像.
- 为了比较两个不同的光子能量 (8.0 keV和9.2 keV) 的有效性,用于成像铜纳米结构.
- 突出特定X射线能量的优点,以提高微芯片分析中的对比度.
主要方法:
- 使用基于镜头的实验室X射线显微镜,运行在8.0keV (Cu-Kα辐射) 和9.2keV (Ga-Kα辐射).
- 采用液体金属喷射技术,从含有Ga的目标产生Ga-Kα辐射.
- 在有机酸盐玻璃和Cu/SiO2或Cu/low-k后端堆中进行铜纳米结构的比较成像.
主要成果:
- 在使用9.2 keV (Ga-Kα) 光子与8.0 keV (Cu-Kα) 光子相比,在成像铜纳米结构时实现了5倍的对比度增强.
- 增强的对比度归因于Ga-Kα排放线能量略高于Cu-K吸收边缘.
- 证明了铜互连的有效成像,其尺寸从几百纳米到几十纳米.
结论:
- 9.2 keV的Ga-Kα辐射为高级微芯片中微微米铜互连的高对比成像提供了显著的优势.
- 具有最佳光子能量的全场传输X射线显微镜 (TXM) 是半导体物理故障分析和可靠性工程的宝贵工具.
- 这种技术将使半导体行业受益,因为它能够详细检查关键的小微米铜结构.
