【摘 要】
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随着超大规模集成电路导线线宽尺度向32nm及以下发展，将导致芯片的运行速度会随着集成度的提高而变慢。为了继续提高芯片的运行速度，唯一方法是减少导线之间的电容。为了减少导
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随着超大规模集成电路导线线宽尺度向32nm及以下发展，将导致芯片的运行速度会随着集成度的提高而变慢。为了继续提高芯片的运行速度，唯一方法是减少导线之间的电容。为了减少导线之间的电容，二氧化硅介电质必须被低k介电质或超低k介电质所取代，所以在对芯片表面进行抛光时要考虑到low-k介电质和Cu两种不同材料的异质表面接触问题。本文利用ANSYS有限元分析软件分别在晶圆尺度下和线宽尺度下建立模型进行应力应变分析，并通过实验研究了芯片中扩散阻挡层对金属布线的抗电迁移性能的影响。在晶圆尺度下分析比较了不同下压力载荷、抛光垫的杨氏模量和摩擦系数三个变量的接触表面Von Mises等效应力的分布情况，得出随着下压力值的增加等效应力值也增大，也就是说材料去除率也随着有所增强，还可使材料表面的均匀性效果变好。刚性抛光垫对硅晶圆表面平整度有较好的影响，而柔性抛光垫则有利于形成更好甚至没有缺陷的表面。摩擦系数超过0.6时就会对抛光结果产生较大的影响，导致抛光速率的降低。在线宽尺度下分析了a为0.1，0.5，1.0，即线宽度为0.5μm，2μm，100μm三种不同情况，得出在1.2s，3.6s，6s三个时间后表面的Von Mises等效应力分布，并进行比较。可以看出在线宽凹陷的边界处达到应力的最大值，而后出现急速降低，说明在边界处具有最大的材料去除率。随着抛光时间的增加，应力值也相应的提升。随着抛光时间的延长，两个线宽之间将会出现碟形坑，从而破坏了器件的可靠性。通过实验研究得出，加Ta扩散阻挡层在一定温度退火后，可以有效的提升集成电路中Cu互连线的抗电迁移性能，并且随着一定范围内的退火温度的升高还可以增进该性能。
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