金屬互連線(xiàn)的可靠性研究.pdf

1、金屬互連線(xiàn)尺寸越來(lái)越小,布線(xiàn)越來(lái)越密集,導(dǎo)致互連線(xiàn)的可靠性問(wèn)題越來(lái)越突出,已經(jīng)影響到整個(gè)器件開(kāi)發(fā)的成功與否、產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用上的壽命長(zhǎng)短了。
　　 本文主要對(duì)銅互連線(xiàn)的電遷移現(xiàn)象進(jìn)行研究,詳細(xì)介紹了電遷移的形成原理和測(cè)試方法,根據(jù)測(cè)試的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了不同失效位置所對(duì)應(yīng)的工藝改進(jìn)方向。還從以下三個(gè)實(shí)例來(lái)展現(xiàn)對(duì)電遷移的研究:
　　 1,晶圓級(jí)電遷移測(cè)試的方法研究互連線(xiàn)的長(zhǎng)度和寬度對(duì)電遷移壽命的影響,鋁線(xiàn)由于晶粒直徑較大,在線(xiàn)寬很

2、小時(shí)形成“竹子狀“結(jié)構(gòu),這種情況下,電遷移壽命達(dá)到極大值。而銅線(xiàn)由于晶粒直徑很小,比較難以形成”竹子狀“結(jié)構(gòu),所以線(xiàn)寬與電遷移壽命沒(méi)有很強(qiáng)的相關(guān)性。而無(wú)論鋁線(xiàn)還是銅線(xiàn),導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度與電遷移的壽命也沒(méi)有規(guī)律可循。
　　 2,從銅制程的頂層金屬1-2-1結(jié)構(gòu)(upstream)的異常電遷移失效現(xiàn)象,探討了帶“楔形“引線(xiàn)端結(jié)構(gòu)在電遷移測(cè)試中引起的干擾。Blech長(zhǎng)度是互連線(xiàn)發(fā)生電遷移現(xiàn)象的臨界長(zhǎng)度,楔形結(jié)構(gòu)的電流密度較大導(dǎo)致blech長(zhǎng)

3、度變短,在引線(xiàn)端發(fā)生了電遷移的現(xiàn)象。所以對(duì)包含頂層金屬的測(cè)試結(jié)構(gòu)作出了優(yōu)化,使其引線(xiàn)部分滿(mǎn)足了小于Blech長(zhǎng)度的要求,從而得到正確的金屬互連線(xiàn)的可靠性數(shù)據(jù)。
　　 3,在傳統(tǒng)封裝級(jí)的電遷移測(cè)試中,封裝的打線(xiàn)應(yīng)盡量避免用金線(xiàn)。這是因?yàn)榻鹪诟邷氐那闆r下會(huì)擴(kuò)散到整個(gè)焊點(diǎn),而且與表層金屬析出的銅反應(yīng)生成合金,這樣引線(xiàn)端的銅也容易因?yàn)楸煌诳斩纬伞皵嗦贰?。在雙頂層布線(xiàn)結(jié)構(gòu)中,工藝對(duì)界面的處理方法和條件與電遷移的壽命有很大的影響,可以用改