【摘要】：隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,微電子器件的生產(chǎn)對圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)的工藝要求越來越高,納米壓印技術(shù)作為一種高分辨率、高產(chǎn)量、低成本的圖形轉(zhuǎn)移技術(shù),具有巨大的應(yīng)用前景�；诩偎苄越饘倭黧w的納米壓印技術(shù)可以用來制備金屬銀互連線,但壓印后得到的銀線條結(jié)構(gòu)疏松、且存在大量溶劑,導(dǎo)致其導(dǎo)電性很差,需要后續(xù)的熱處理工藝使其更加致密,但熱處理后銀互連線的各向同性收縮會導(dǎo)致作為關(guān)鍵工藝參數(shù)的特征線寬受到影響。本文通過在銀互連線燒結(jié)過程中施加靜電場和交變電場輔助調(diào)控,來實現(xiàn)銀互連線更好的熱熔擴散效果,如獲得更大的Z向收縮率、更低的電阻率以及更大的晶粒尺寸。其中靜電場輔助燒結(jié)實驗中選取0 V/cm、200 V/cm、400 V/cm、600 V/cm和800 V/cm五個電場強度梯度,通過實驗數(shù)據(jù)分析以及銀互連線的SEM和AFM掃描測試,發(fā)現(xiàn)800 V/cm的電場強度下銀線條的燒結(jié)特性最好,在該實驗條件下,收縮率提升了2.4%,電阻率從不加電場時的2.94×10~(-8)Ωm降低至2.07×10~(-8)Ωm,晶粒尺寸由53 nm增大為113 nm。最終通過對收縮率實驗數(shù)據(jù)的非線性擬合,結(jié)合熱壓燒結(jié)、原子流擴散以及質(zhì)能守恒的基本理論,提出了靜電場下銀線條的收縮率隨電場強度變化的燒結(jié)模型。在壓印工藝施壓過程中銀互連線內(nèi)部會形成應(yīng)力梯度區(qū)域,所以靜電場下部分顆粒在整個加熱過程中都無法接觸生長,在燒結(jié)得到的銀互連線SEM圖像中仍可觀察到相當(dāng)一部分孔隙結(jié)構(gòu)。因此考慮施加交變電場,利用交變電場對顆粒產(chǎn)生的“夯擊效應(yīng)”來輔助燒結(jié)。實驗中選取T=15 min,T=30 min和T=45min三個不同周期的交變電場作為實驗組,每個實驗組設(shè)置四個不同的占空比,同樣電場強度的靜電場作為對照參考組。測量每組樣品的收縮率和導(dǎo)電性,并用SEM圖像來評判其顆粒生長情況。實驗數(shù)據(jù)表明各個周期和占空比的交變電場下,銀互連線的燒結(jié)特性均優(yōu)于靜電場。且在T=30 min,占空比為4:1的交變電場下獲得了最優(yōu)燒結(jié)效果,相比于靜電場,銀互連線的收縮率優(yōu)化了1.864%,電阻率降低了15.3%,晶粒尺寸也提升了40.2%。并且從SEM圖像可以發(fā)現(xiàn),孔隙結(jié)構(gòu)進一步減少,顆粒排列緊密且燒結(jié)頸面積增大。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN405
【圖文】：

1 引言分辨率，高產(chǎn)量，高均勻性，高保真度等優(yōu)點的同時，成本低廉，因此具有很大的開發(fā)前景。印技術(shù)最早是由華裔科學(xué)家周郁于 1995 年提出的，其基蝕沉積。壓印是指將表面具有微納結(jié)構(gòu)的模具壓入覆蓋層中，然后移開模具，模具上的微結(jié)構(gòu)就被轉(zhuǎn)移到了轉(zhuǎn),先通過蝕刻工藝，例如反應(yīng)離子蝕刻 RIE 來去除壓印后根據(jù)需要沉積上一層金屬便可在基板上得到與模具圖案物理意義上來講，納米壓印光刻的分辨率不像光學(xué)光刻散射和干涉效應(yīng)的影響，這從根本上避開了瑞利公式的米結(jié)構(gòu)的低成本大規(guī)模生產(chǎn)。

然后移開模具，模具上的微結(jié)構(gòu)就被轉(zhuǎn)移到了轉(zhuǎn)移中,先通過蝕刻工藝，例如反應(yīng)離子蝕刻 RIE 來去除壓印后的后根據(jù)需要沉積上一層金屬便可在基板上得到與模具圖案相從物理意義上來講，納米壓印光刻的分辨率不像光學(xué)光刻那，散射和干涉效應(yīng)的影響，這從根本上避開了瑞利公式的限納米結(jié)構(gòu)的低成本大規(guī)模生產(chǎn)。圖 1.1 納米壓印技術(shù)工藝

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本文編號：2726949