IBM公司的发射电子显微镜程序使研究人员可以创建液体沉积工艺的实时视频,以探究它们的工作机制。这项实验性的技术允许研究人员量化电极沉积精细调整,而不用再依赖于试验和错误。
在IBM取得技术突破之前,电极沉积工艺中的晶核形成、生长和聚集只能通过间接的方式来观测,即测量当时的瞬时现象并用电气化学模型来分析。然而,IBM表示,在由当前瞬时现象分析模型所取得的参数与由后生长显微镜所确定的参数之间存在大小差异。
Thomas 研究中心研究员、本年度因对显微镜的贡献而赢得伯顿奖章的Frances Ross说,“在液体环境下会发生许多反应。例如,我们的技术将对那些想通过视频图像观测沉积到可充电电池电极上材料的工程师大有帮助。”
采用Ross的成像技术,芯片工程师能够使用传统的发射电子显微镜,获得关于硅片上铜三维生长每秒达30帧的电影。
当芯片制造商从铝转向铜互连时,他们发现铜沉积最好的方式不是溅射或蒸发,而是一种液体工艺—电极沉积(electrodeposition),即整片晶圆被浸入硫酸铜和硫酸内,并加上电压。铜在晶圆的沟道内和表面生长。随后,机械抛光步骤把沟道外的铜全部除去。
通过直接观察在多种条件和参数设置下的附加物质,Ross希望能总结出确定的规则,以告诉工程师引起铜生长的表面状况。“有了这些经验和知识,我们就能够设计出我们希望生长出铜的表面,这样一来就能对薄膜进行完美的控制。”
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