集成电路超细互连线电迁移可靠性研究

集成电路超细互联线电迁移可靠性研究

ELECTROMIGRATION RELIABILITY OF ULTRA-FINE INTERCONNECTION IN INTEGRATED CIRCUIT

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 金属Al互连线电迁移的定义

1.2.2 金属互联线电迁移影响因素

1.3 本课题的主要研究内容

第2章 试验材料、设备及方法

2.1 本文研究过程

2.2 实验回路的设计与电路的搭建

2.3 试验材料及设备

2.3.1 实验材料

2.3.2 丝球超声键合设备

2.3.3 电源

2.3.4 恒温老化炉

2.3.5 表面形貌和截面形貌分析

2.3.6 薄膜电阻率分析

2.3.7 薄膜厚度分析

2.4 本章小结

第3章 超细互联线的制备与表征

3.1电迁移测试结构的设计

3.2电迁移测试结构的制作

3.3电迁移测试结构的表征

3.3.1 电迁移结构的形貌分析

3.3.2 电迁移结构的电性能分析

3.4 本章小结

第4章 电迁移测试结构的有限元模拟

4.1 互联线内部电流分布的模拟

4.1.1 电流密度有限元模型的建立

4.1.2 不同材料互联线的电流密度分布模拟

4.1.3 横截面积突变的互联线结构电流模拟

4.1.4 细长Al互联线结构的电流密度分布

4.2互联线结构应力迁移的有限元模拟

4.2.1 应力迁移失效模型的建立

4.2.2 标准NIST结构的应力模拟

4.2.3 标准blech结构的应力模拟

4.2.4 互联线通孔直径对温度应力的影响

4.2.5 互联线通孔深度对温度应力的影响

4.2.6 互联线接头余量对温度应力的影响

4.2.7 互联线厚度对温度应力的影响

4.2.8 通孔角度对温度应力的影响

4.3 本章小结

第5章 薄膜互联线电迁移特性研究

5.1电迁移测试的实验准备

5.2电迁移失效实验

5.2.1 电迁移失效特征

5.2.2 不同通电时间下的电迁移测试

5.2.3 不同电流密度下的电迁移测试

5.2.4 电迁移器件电阻测试

5.2.5 交流载荷下的电迁移

5.2.6 不同温度下的电迁移实验

5.3 模拟结果与试验结果的讨论

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

致 谢