Correlation between special grain boundaries and electromigration behavior of aluminum thin films

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Abstract
The texture in thin films develops during processing steps such as deposition and annealing. Recent studies show that texture plays an important role in stress voiding, thermal hillock formation, grain collapse and electromigration failure. Specifically, electromigration failure depends on the grain misorientation distribution, which describes the probability of different grain boundaries and, therefore, links the grain boundary structure to the mass transport that takes place primarily along the grain boundaries. To understand the relationship between the grain misorientation and electromigration lifetime in aluminum thin films, the texture was measured on three sets of films from different manufacturing conditions. The frequency of occurrence of coincidence site lattice (CSL) grain boundaries, which represent special misorientations between grains, was obtained, and electromigration tests were done for all three conditions. Experimental results show that the lifetime of patterned films increases as the amount of {111} texture and the frequency of CSL boundaries increased. Résumé La texture des couches minces se développe pendant des étapes de traitement telles que le dépôt et le recuit. Des études récentes démontrent que la texture joue un rôle important dans l'annulation de la fatigue, la formation de pic thermique, la déformation des grains et la rupture par électromigration. Spécifiquement, la rupture par électromigration dépend de la distribution de mésorientation des grains laquelle décrit la probabilité de différents joints de grains et, donc, relie la structure des joints de grains au transport massif qui a lieu le long des joints de grains. Pour comprendre la relation entre la mésorientation des grains et la durée de vie de l'électromigration dans des couches minces d'aluminium, on mesure la texture de trois couches fabriqués dans des conditions différentes. Nous avons obtenu une fréquence de l'occurence de joints de grains à réseau de coïncidence (CSL) qui représente des mésorientations spéciales entre les grains, et nous avons fait des tests sur l'électromigration dans les trois conditions. Les résultats expérimentaux démontrent que la durée de vie des couches modelisés augmente quand la quantité de texture {111} et la fréquence des joints CSL augmentent.

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