Charakterisierung von Eigenspannungen in Multi-Layer-Systemen

Abstract

Die prozessinduzierten mechanischen Spannungen an Strukturen eines integrierten Halbleiterspeichers wurden mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode berechnet. Hierzu wurden zunächst aus der Literatur die mechanischen und thermischen Materialdaten von Silizium, Siliumoxid und Siliziumnitrid recherchiert. Für die Prozessschritte (i) Abscheidung von CVD-Oxid auf Silizium, (ii) CVD-Oxid plus LPCVD-Nitrid, (iii)Grabenätzung und Füllung mit Polysilizium und (iv) LOCOS-Oxidation wurden die entstehenden Spannungen berechnet und Fließprozesse abgeschätzt.

In this thesis, a finite-element calculation of the mechanical stresses at certain structures of an integrated circuit memory chip has been undertaken. A first step to this purpose was an extensive data collection of the mechanical properties of Silicon, Silicon Dioxide, and Silicon Nitride. These data are listed in section 3.1 of this work. Section 5 describes the numerical calculations of selected structures. These were, 1. Wafer covered with CVD-Oxide 2. CVD-Oxide plus LPCVD-Nitride 3. Process simulation of trench etching and filling 4. Qualitative investigation of an array of trenches, and 5. Stresses in the trench region after the LOCOS process. It is shown that the calculated results are fitting well with experimental data.