TY - THES

T1 - Untersuchung der Hillockbildung in Al-Schichten als Mechanismus zur Druckspannungsrelaxation

AU - Goldgruber, Ines

N1 - gesperrt bis null

PY - 2009

Y1 - 2009

N2 - Aluminiumschichten werden in ihrer Verwendung als Leiterbahnmaterial bei der Herstellung von integrierten Schaltungen verschiedenen thermischen Behandlungen unterworfen. Dabei kommt es durch Unterschiede in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien zu Spannungen in der Aluminiumschicht, die im Fall von Druckspannungen über die Bildung von Hillocks abgebaut werden können. Derartige Materialauswürfe an der Schichtoberfläche führen oftmals zu elektrischen Kurzschlüssen und in weiterer Folge zum Versagen der elektronischen Bauteile. Eine Untersuchung der Hillockbildung und der dafür verantwortlichen Mechanismen ist daher von besonderem Interesse. In dieser Arbeit wurden über Magnetronsputtern hergestellte Al-Schichten unterschiedlicher Schichtdicke mittels Rasterelektronen- (REM) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) bezüglich ihrer Oberflächenstruktur charakterisiert. Um das thermomechanische Verhalten der dünnen Schichten zu untersuchen, wurden anschließend bei gleichzeitiger Messung der Schichtspannungen mit Hilfe der Substratkrümmungsmethode verschiedene Temperaturbehandlungen - Thermozyklen und isotherme Glühbehandlungen - durchgeführt. Aufgrund der beim Heizen entstehenden Druckspannungen in der Schicht kommt es zur Bildung von Hillocks. Dieses neugewachsene Hillockvolumen wurde mit Hilfe einer Focused Ion Beam- (FIB) und REM-Analyse unter Verwendung verschiedener Softwareprogramme in Abhängigkeit der Schichtdicke und Glühtemperatur ermittelt. Aus dem neugebildeten Hillockanteil konnte die Spannungsrelaxation abgeschätzt und die Aktivierungsenergie der Hillockbildung bestimmt werden.

AB - Aluminiumschichten werden in ihrer Verwendung als Leiterbahnmaterial bei der Herstellung von integrierten Schaltungen verschiedenen thermischen Behandlungen unterworfen. Dabei kommt es durch Unterschiede in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien zu Spannungen in der Aluminiumschicht, die im Fall von Druckspannungen über die Bildung von Hillocks abgebaut werden können. Derartige Materialauswürfe an der Schichtoberfläche führen oftmals zu elektrischen Kurzschlüssen und in weiterer Folge zum Versagen der elektronischen Bauteile. Eine Untersuchung der Hillockbildung und der dafür verantwortlichen Mechanismen ist daher von besonderem Interesse. In dieser Arbeit wurden über Magnetronsputtern hergestellte Al-Schichten unterschiedlicher Schichtdicke mittels Rasterelektronen- (REM) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) bezüglich ihrer Oberflächenstruktur charakterisiert. Um das thermomechanische Verhalten der dünnen Schichten zu untersuchen, wurden anschließend bei gleichzeitiger Messung der Schichtspannungen mit Hilfe der Substratkrümmungsmethode verschiedene Temperaturbehandlungen - Thermozyklen und isotherme Glühbehandlungen - durchgeführt. Aufgrund der beim Heizen entstehenden Druckspannungen in der Schicht kommt es zur Bildung von Hillocks. Dieses neugewachsene Hillockvolumen wurde mit Hilfe einer Focused Ion Beam- (FIB) und REM-Analyse unter Verwendung verschiedener Softwareprogramme in Abhängigkeit der Schichtdicke und Glühtemperatur ermittelt. Aus dem neugebildeten Hillockanteil konnte die Spannungsrelaxation abgeschätzt und die Aktivierungsenergie der Hillockbildung bestimmt werden.

KW - Aluminium Schicht Hillock Spannungsmessung Substratkrümmungsmethode

KW - aluminium thin film hillock stress measurement wafer curvature

M3 - Diplomarbeit

ER -