Siemens Corporate Technology - Analytics ISO 91:28 certified Schlechte Bondkontakte Dr. Thomas Berthold CT RTC MAT Analytics Phone: +49 ()89 636 52684 Fax: +49 ()89 636 42256 Email: thomas.berthold@siemens.com Job No. T-DFRE-419 19.11.215 Siemens AG Corporate Research and Technologies Management: Norbert Gaus Otto-Hahn-Ring 6 81739 Muenchen Germany Tel.: +49 (89) 636 Fax: +49 (89) 636 52 Siemens Aktiengesellschaft: Chairman of the Supervisory Board: Gerhard Cromme; Managing Board: Joe Kaeser, Chairman, President and Chief Executive Officer; Roland Busch, Lisa Davis, Klaus Helmrich, Janina Kugel, Siegfried Russwurm, Ralf P. Thomas Registered offices: Berlin and Munich, Germany; Commercial registries: Berlin Charlottenburg, HRB 123, Munich, HRB 6684 WEEE-Reg.-No. DE 23691322
Job Details Customer: Silvia Krivokuca; Halbleiterlabor der Max-Planck-Gesellschaft, Otto-Hahn-Ring 6, 81739 München Task: Oberflächen und Querschnitte durch Bondpads Methods: REM, EDX Sample: Taiyo Results: Die P-Barriereschicht zeigt Fehler in Form von Spalten. In diesen Bereichen ist Sauerstoff und Gold in die Schichten eingedrungen, die Barriereschicht ist oxydiert, die Goldschicht nicht dicht. Bei der Taiyo-Probe ist stellenweise sogar das Kupfer von der Galvanikflüssigkeit angegriffen worden. Vermutlich konnte die Kupferoberfläche nicht ausreichend gereinigt werden, so dass es beim Abscheiden der Barriere zur Bildung von Spalten und Kanälen kam. Durch diese Spalte drang Sauerstoff und Goldgalvanik ein, hier wurden Reste der verschiedenen Bäder eingeschlossen. Die Herstellung guter Bondkontakte sollte auf diesen Metallflächen nicht möglich sein. Seite 2 von 18 19.11.215 T.Berthold CT RTC MAT ANA
Taiyo, Querschnitt Die P-Schicht weist sehr viele Fehlstellen auf mit Spalten und Oxid. Bei der abscheidung von Gold ist dort eingedrungen (helle Strahlen). Das Oxid hat sich stellenweise ins Kupfer hineingefressen. P Oxid Spalte Cu Seite 3 von 18 19.11.215 T.Berthold CT RTC MAT ANA
Taiyo, Querschnitt Die Goldschicht ist gut 6 nm stark, die P-Barriere 1.67 bis 1.73 µm, die Dicke schwankt auffallend. Seite 4 von 18 19.11.215 T.Berthold CT RTC MAT ANA
Taiyo, Querschnitt, EDX 2 18 165 15 normales P 135 12 12 1 15 9 75 11 1 9 Die Barriereschicht ist oxydiert, Gold ist eingedrungen 6 45 C P 8 7 3 O 15. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. 6 5 4 3 2 1 C O P. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. Seite 5 von 18 19.11.215 T.Berthold CT RTC MAT ANA
Taiyo, Querschnitt, EDX 56 4 48 4 C 11 3 32 24 16 8 O. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. Cu In der Goldschicht sind auch und Cu nachweisbar, vermutlich verteilt von Resten des Galvanikbades, die in den Spalten eingeschlossen waren.. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. Seite 6 von 18 19.11.215 T.Berthold CT RTC MAT ANA 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 C O In den Defektstellen ist neben auch Cu vorhanden Cu Cu
Taiyo, Oberfläche Die Goldoberfläche zeigt Spalte (Pfeile). Seite 7 von 18 19.11.215 T.Berthold CT RTC MAT ANA
Taiyo, Oberfläche Seite 8 von 18 19.11.215 T.Berthold CT RTC MAT ANA
Taiyo, Oberfläche, EDX EDX-Analyse von einem Fleck auf der Oberfläche. Der Fleck liegt in einer Mulde, ist also nicht aufgeschmiert, das Material ist wohl aus einem Spalt ausgetreten. 165 9 15 135 12 15 9 75 C 6 45 3 15 O NaAl Cl Cl K. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. ffallend ist die hohe Konzentration an C, der Fleck besteht im Wesentlichen aus organischem Material. liegt ebenfalls an der Oberfläche, das weiche -L Signal (blauer Pfeil) wäre sonst nicht zu beobachten gewesen. Die Elemente Na, Cl und K stammen von Fingerabdrücken. Seite 9 von 18 19.11.215 T.Berthold CT RTC MAT ANA
Taiyo, Oberfläche, EDX ch auf der sauber erscheinenden Oberfläche sind bereits geringe -Spuren vorhanden (blauer Pfeil), aber keine weiteren auffallenden Kontaminationen. 36 11 33 3 27 24 21 18 15 12 9 6 3 C. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. Seite 1 von 18 19.11.215 T.Berthold CT RTC MAT ANA
Taiyo, Oberfläche An den Hügeln der Metalloberfläche werden zahlreiche Poren beobachtet. Es handelt sich vermutlich um die Mündungen von Kanälen, die von Defektstellen durch die Goldschicht an die Oberfläche führen. Seite 11 von 18 19.11.215 T.Berthold CT RTC MAT ANA