Pattern Collapse - the Mechanical Stability and Solid Bridging of Semiconductor Nanostructures

Peter, Daniel

Pattern collapse is a damage phenomenon during the production of microelectronic devices. Normally, this issue is attributed to surface tension forces during the drying step of a wet clean process; however, in the past several years other influences have been discussed. For the evaluation, the measurement of the mechanical stability of the nanostructures was necessary. Sub-50 nm polysilicon line structures were measured with atomic force microscopy (AFM). The fracture force was found to be influenced by the solid-liquid interface, as much as an increase by 100 %. The concept of solid bridging, where dissolved material in the liquid accumulates between the structures and acts like an adhesive, was studied with silicon nanoparticles. Significant bridges of silicon oxide were observed for evaporative drying. In order to avoid pattern collapse, this formation of bridges, which was attributed to silicates, needs to be prevented.

Bei der Produktion mikroelektronischer Bauteile kann das Phänomen „pattern collapse“ zu Defekten führen. Normalerweise werden Oberflächenspannungskräfte dafür verantwortlich gemacht, die während eines Trocknungsschritts nach einer naßchemischen Reinigung auftreten. Jedoch sind in den letzten Jahren auch andere Einflüsse wie die erhöhte chemische Reaktivität von Nanostrukturen diskutiert worden. Deshalb wurde die mechanischen Belastbarkeit der Nanostrukturen bestimmt. Eine veränderte fest-flüssig Grenzschicht konnte die Bruchkraft um bis zu 100 % erhöhen. Im Gegensatz dazu wurde die Größe der muschelähnlichen Bruchstücke durch die Viskosität, also einer Eigenschaft des Volumens der Flüssigkeit bestimmt. Die Theorie des „solid bridging“, wurde mit Siliziumnanopartikeln untersucht. Signifikante Verwachsungen sind beim Verdampfungstrocknen entstanden. Für das Verhindern von „pattern collapse“ ist es wichtig diesen Prozess der Silikaten zugeordnet wird zu unterdrücken.

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Peter, Daniel: Pattern Collapse - the Mechanical Stability and Solid Bridging of Semiconductor Nanostructures. 2010.

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