Report
Моделирование разрушения и долговечности тонкопленочных металлических проводников интегральных микросхем
| Τίτλος: | Моделирование разрушения и долговечности тонкопленочных металлических проводников интегральных микросхем |
|---|---|
| Στοιχεία εκδότη: | Физическая мезомеханика, 2008. |
| Έτος έκδοσης: | 2008 |
| Θεματικοί όροι: | EROSION, VOID FORMATION, ЭЛЕКТРОМИГРАЦИЯ, LIFETIME, ELECTROMIGRATION, DEGRADATION, ДЕГРАДАЦИЯ, ДИФФУЗИЯ ВАКАНСИЙ, ПРОВОДЯЩИЕ ЛИНИИ, ДОЛГОВЕЧНОСТЬ, CONDUCTING LINES, VACANCY DIFFUSION, COUPLED MODELS OF STRESS-INDUCED DIFFUSION, СОПРЯЖЕННЫЕ МОДЕЛИ ДИФФУЗИИ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ, ПОРООБРАЗОВАНИЕ, ЭРОЗИЯ |
| Περιγραφή: | Currently, the capacity of semiconductor devices is steadily increased through the reduction of the characteristic size of integrated circuit elements and through the development of more densely packed multilevel microelectronic structures. Microand submicroelectronics are thus replaced with nanoelectronics. This raises the importance of issues concerning the reliability of nanoand microelectronic elements and, consequently, the modeling of their failure and lifetime evaluation. One of the main failure in integrated circuit performance occurs due to electromigration of vacancies (ions) in conducting elements, which causes their rupture. In the present paper we develop a model of electromigration processes and generation of electromigration-induced mechanical stresses in integrated circuit conductors. We model the electromigration-induced nucleation of a microvoid in a triple point of polycrystallme conductor structure and generation of defects related to the multilevel conductor structure (a microvoid at the contact boundary between the line and lead connecting lines of adjacent levels, and erosion of the free edge of the line). The characteristic sizes of microdefects and times to their nucleation for various temperatures, current densities and crystalline structure parameters of conducting elements are numerically calculated. We also put forward an approach to modeling electromigration and mechanical stresses in conductors containing impurities, particularly copper impurities. For the first time a model is proposed for calculating the effective charge of vacancies (ions) the major electromigration parameter in grain boundaries of polycrystallme conductor structure. The dependence of effective charges of aluminum and copper ions in aluminum grain boundary on temperature and boundary texture is simulated numerically. В последнее время наблюдается устойчивая тенденция повышения производительности полупроводниковых приборов за счет уменьшения характерных размеров элементов интегральных микросхем и создания более плотноупакованных многоуровневых микроэлектронных структур. Тем самым на смену микрои субмикроэлектронике приходит наноэлектроника. Это обуславливает возрастающую актуальность проблемы надежности элементов нанои микроэлектроники и, как следствие, моделирования процессов их разрушения и расчета долговечности. Один из основных видов отказов в работе интегральных микросхем связан с электромиграцией вакансий (ионов) в проводящих элементах, вызывающей их разрушение. В предлагаемой работе развита модель процессов электромиграции и возникновения обусловленных ею механических напряжений в проводниках интегральных микросхем. Проведено моделирование зарождения под действием электромиграции микрополости в тройной точке поликристаллической структуры проводника, а также дефектов, связанных с многоуровневой компоновкой проводников (микрополость на границе контакта линии с ножкой, соединяющей линии соседних уровней, и эрозия свободного края линии). Численно рассчитаны характерные размеры микродефектов и времена до их зарождения для разных значений температуры, плотности электрического тока и параметров кристаллической структуры токопроводящих элементов. В работе предложен также подход к моделированию электромиграции и механических напряжений в проводниках, содержащих примеси, в частности примесь меди. Впервые разработана модель для расчета эффективного заряда вакансий (ионов) основного параметра электромиграции в межзеренных границах поликристаллической структуры проводников. Проведено численное моделирование зависимостей эффективных зарядов ионов алюминия и меди в межзеренной границе алюминия от температуры и текстуры границы. |
| Τύπος εγγράφου: | Research |
| DOI: | 10.24411/1683-805x-2008-00001 |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.doi...........76e2026a10f2d947234bcca5c7affe4a |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.24411/1683-805x-2008-00001 |
|---|