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金属配線の信頼性評価装置及び方法、並びに金属配線の信頼性評価のためのプログラムを格納した記録媒体

国内特許コード P110004604
整理番号 Y98-P098
掲載日 2011年7月22日
出願番号 特願平11-111478
公開番号 特開2000-306969
登録番号 特許第4298842号
出願日 平成11年4月19日(1999.4.19)
公開日 平成12年11月2日(2000.11.2)
登録日 平成21年4月24日(2009.4.24)
発明者
  • 笹川 和彦
出願人
  • 国立大学法人弘前大学
発明の名称 金属配線の信頼性評価装置及び方法、並びに金属配線の信頼性評価のためのプログラムを格納した記録媒体
発明の概要 本発明は、多結晶配線およびバンブー配線において、各々のEM損傷支配パラメータである原子流束発散(AFDgen)によって起こる、ボイド或いはヒロック形成といったEM損傷、および同損傷による配線の断線故障に関する予測を、数値シミュレーションによって行う。
その数値シミュレーションにおいては、金属配線を要素に分割する。電流密度および温度の分布は数値解析により得る。各要素の原子流束発散AFDgenは、これらの分布と前もって加速試験により決定される材料物性の定数を用いることにより計算する。シミュレーションにおける1計算ステップあたりの体積減少は、各要素の体積、1計算ステップに対応する時間、および計算されたAFDgenに対応する原子体積を乗じることにより与えられる。体積に関する減少量を基に、各要素の厚さを減少する。厚さが減少した要素において、ボイドが形成されたことを示している。金属配線における電流密度と温度の分布の数値解析を各要素の厚さを考慮して再び行う。以上の計算を繰り返す。厚さを貫通する要素が配線幅を占める状態、或いは厚さを貫通する要素または温度が材料の融点を超える要素が配線幅を占める状態となるまでこの処理を行い、配線寿命および断線箇所を予測する
この金属配線は、多結晶配線またはバンブー配線とする。
産業上の利用分野
本発明は、金属配線の故障原因であるエレクトロマイグレーション(EM)損傷を予測して、信頼性を評価する技術に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 多結晶配線を要素分割して、数値解折手法により、電流密度および温度分布を求める手段と、
平均結晶粒界径の√3/6倍の長さを持つ3本の結晶粒界(I,II,III)で構成される三重点を内部に一つだけ有する4角形要素による結晶粒界構造のモデルの、結晶粒界Iとx軸とのなす角θあたりの原子流束の発散式AFDgbθを求め、多結晶配線における原子流束発散(AFDgenの式を以下のように予め導出し、
【数式1】
導出した原子流束発散(AFDgen)の式を用い、前記電流密度および温度分布と配線材料の物性定数とにより、前記分割した各要素の原子流束発散を計算する手段と、
計算した原子流束発散から、各要素の体積減少を求める手段と
各要素の厚さの変化を求める手段とを有し、
各手段の動作を繰り返すことにより、厚さを貫通する要素が配線幅を占める状態、或いは厚さを貫通する要素または温度が材料の融点を超える要素が配線幅を占める状態となるまで処理を行い、配線寿命および断線箇所を予測することを特徴とする金属配線の信頼性評価装置。
【請求項2】 多結晶配線を要素分割して、数値解折手法により、電流密度および温度分布を求めるステップと、
平均結晶粒界径の√3/6倍の長さを持つ3本の結晶粒界(I,II,III)で構成される三重点を内部に一つだけ有する4角形要素による結晶粒界構造のモデルの、結晶粒界Iとx軸とのなす角θあたりの原子流束の発散式AFDgbθを求め、多結晶配線における原子流束発散(AFDgenの式を以下のように予め導出し、
【数式2】
導出した原子流束発散(AFDgen)の式を用い、前記電流密度および温度分布と配線材料の物性定数とにより、前記分割した各要素の原子流束発散を計算するステップと、
計算した原子流束発散から、各要素の体積減少を求めるステップと
各要素の厚さの変化を求めるステップとを有し、
各ステップの動作を繰り返すことにより、厚さを貫通する要素が配線幅を占める状態、或いは厚さを貫通する要素または温度が材料の融点を超える要素が配線幅を占める状態となるまで処理を行い、配線寿命および断線箇所を予測することを特徴とする金属配線の信頼性評価方法。
【請求項3】 請求項に記載の信頼性評価方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した記録媒体。
産業区分
  • 固体素子
  • 計算機応用
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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