Messverfahren zur Kontrolle tiefer Siliziumstrukturen für die 3D-Chip-Integration

Es wird ein Messsystem zur Messung der Tiefe und Dicke von Restmaterialien am Boden von Through Silicon Vias (TSVs) vorgestellt, die zur Herstellung von Durchkontaktierungen für eine 3D-Chiparchitektur genutzt werden. Die Messungen erfolgten mit einer UV/VIS Reflexions- und Transmissionsanordnung und mittels FTIR-Spektrometrie im NIR. Für eine Methodenevaluierung wurden Dünnfilmschichten am Boden und die Tiefe der TSVs vermessen und mit REM-Querschnittsmessung verglichen. Für die Herstellung der TSVs wurden sowohl 200 mm -Standardwafer mit einer Dicke von 750 µm als auch Wafer verwendet, die durch chemisch-mechanisches Polieren auf eine Dicke von etwa 300 µm gedünnt wurden. Die Messwertanalyse erfolgte anhand von Modellierungen mittels der Rigorous Coupled Wave Analysis (RCWA). Ein besonderes Augenmerk lag dabei auf der Bestimmung sehr dünner Restschichten, die nach dem Ätzprozess verbleiben und die Qualität der Kontakte erheblich beeinflussen. Es wird gezeigt, dass dies durch Transmissionsmessungen im UV/VIS Spektralbereich möglich ist. Simulationen zeigen, dass Reflexionsmessungen mit einer hochauflösenden spektralen Analyse ebenfalls geeignet sind.