先打個預防針
我是化學背景但不是半導體製程背景
(雖然我在的實驗室也滿像台積電在做的東西)
所以製程的詳細知識我也不是很懂
我在實驗上會用到的鍍層方法是電化學鍍層與物理氣相沉積(熱蒸鍍)
跟化學氣相沉積不太熟
有關於半導體的英文術語也可能翻錯
歡迎有更專業背景的板友幫忙在推文補充或打臉我缺漏/講錯的地方
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推 smallreader: 氧化應該就是電子遷移的另一個說法吧 111.254.173.212 07/21 00:16
不是，氧化與電遷移是兩回事
電遷移是電子的動量傳遞給金屬原子核(金屬離子)
導致原子核離開原本在晶格中的位置 形成缺陷
簡單說就是原子核被電子撞開錯位
想像你用一大堆綠豆砸一顆籃球
籃球會被綠豆撞離原位
儘管過程很緩慢 不容易觀察
這個過程是動量的轉移
不需牽涉氧化還原
-以下是氧化機制的翻譯-
影片13:37處開始
GN聘請的FA lab(故障分析實驗室，下文簡稱FA)
對於故障原因是氧化這一假說的敘述
首先是FA對於TaN鍍層的說明 作為背景知識
https://i.imgur.com/ljUV31R.png
TaN作為阻障層防止銅擴散到介電質層(玻璃)
在製程中以原子層沉積(ALD)的方式塗佈於(晶片的)拓樸結構
先於via孔的外壁鍍上TaNx與銅種子層之後
再沉積銅 使via孔填滿金屬銅
(中間這段是FA有附上一些文獻說明
大致是在敘述ALD這項技術的限制
最近實驗很忙我有空再翻qq)
TaNx在金屬層的各處都會用上
因此所有的層都可能被影響
這也證實了這並非中介層的問題
https://i.imgur.com/miORnRf.png
以TaN原子鍍層來說
如要防止被鍍材料層(銅)的氧化
反應前驅物與反應條件的選擇是至關重要的
以下是ALD前驅物可能導致銅氧化的原因：
https://i.imgur.com/xX9jOXh.png
1. 含氧前驅物:
某些前驅物可能含有氧
或會在反應過程中釋出含氧的副產物
如果這些副產物接觸到銅 可以使銅表面氧化
https://i.imgur.com/cjbDv0d.png
2. 水作為共同反應物:
如果水是ALD其中一種反應物
由於其具有氧化能力(應該是能促進/催化氧化過程)
可以導致氧化銅的生成
水經常被用於ALD製程來生成金屬氧化物
需謹慎控制水存量以防止銅氧化
https://i.imgur.com/WR7um68.png
3. 溫度與電漿條件:
ALD製程中使用的高溫與電漿條件可促使氧擴散進銅金屬層導致銅氧化
電漿提供的能量可以更完整地分解反應前驅物
進而可能使更多含有活性氧的物質被釋放出來
https://i.imgur.com/UX6XxRI.png
4. 不完善的清潔過程:
在ALD過程中，在分次加入前驅物的步驟之間
反應腔體會被清潔以去除多餘的反應物與副產物
不完整的清潔可使含氧的殘留物與後續步驟中生成的銅表面反應
最後FA附上了一個晶片的剖面圖for科普用途
應該是wiki或哪裡找來的 結構並不僅限於intel做的IC
以上大概四醬
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以上假說要待FA分析完才有定論
FA事先有向GN預警 要分析這麼複雜的結構問題
實驗室評估其分析成功率只有大約50%
一般來說他們都是分析多個樣品
GN說會送盡可能多的樣品給FA
也說仍在等FA報價
分析每顆CPU的花費可能會到五位數鎂
如果真的這麼貴 GN只能給一兩顆CPU 總之會盡力送樣
很可能在分析結果出來之前 intel就給官方說明/解法
但也沒關係 這分析依然能提供很多資訊
也能用來檢驗intel丟出來的東西