26、集成电路多层金属化表征与电子封装技术解析

集成电路多层金属化表征与电子封装技术解析

1. 多层金属化技术概述

多层金属化（MLM）技术正朝着增加金属化层数和减小物理尺寸的方向发展。在高性能超大规模集成电路（VLSI）中，已经开始采用四层金属化和亚微米特征尺寸。MLM技术的成功集成得益于材料和工艺技术的显著进步，对可靠性问题的正确理解，以及对薄膜材料特性和相互作用的广泛表征。

MLM技术本质上是一种薄膜技术，薄膜特性以及表面/界面特性主导着物理和电气性能。表征薄膜和界面具有很大的挑战性，但回报也很丰厚。对MLM特性的成功表征得益于分析技术的卓越进步，包括新技术的出现和现有技术的改进。

MLM分析需要考虑多个方面，分析要求在侧重点上存在冲突。通常需要多种技术协同使用，发挥各自的优势，以进行全面分析，特别是在工艺开发阶段。分析技术的技术和操作能力也决定了它们在技术开发和实施的不同阶段的应用，这些阶段包括：
- 技术开发阶段：详细表征材料和工艺特性并进行集成。
- 制造阶段：重点是监测工艺以进行控制。
- 器件失效分析阶段：需要进行大量的“去处理和侦查工作”。

MLM分析工具通常需要具备以下能力：
- 分析导体和绝缘体的物理、化学和电气特性。
- 具有纳米级的横向分辨率。
- 原子层深度分辨率。
- 探测横向和垂直界面的能力。
- ppm - ppb级的最低可检测限。
- 对所有元素具有均匀的质量灵敏度。
- 提供化学键信息。
- 具备定量分析能力。
- 分析结晶度。
- 获取地形信息。
- 进行横向和深度分布及成像。
- 测量机械应力。
- 分析技术