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表面に保護膜を有する配線構造の損傷予測方法および装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P03A000150
整理番号 Y00-P142
掲載日 2003年8月28日
出願番号 特願2000-227023
公開番号 特開2002-043316
登録番号 特許第3579332号
出願日 平成12年7月27日(2000.7.27)
公開日 平成14年2月8日(2002.2.8)
登録日 平成16年7月23日(2004.7.23)
発明者
  • 笹川 和彦
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 表面に保護膜を有する配線構造の損傷予測方法および装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】金属配線の表面に保護膜を有する配線構造の損傷予測の提供
【解決手段】2次元有限要素解析により、金属配線の電流密度および温度分布を求めるステップ(S204)と、求めた前記電流密度および温度分布と、原子濃度分布、さらに配線材料の物性定数と配線内部応力とにより、評価対象を分割する各要素での原子流束発散を、ボイド形成寄与分とヒロック形成寄与分に分けて求めるステップ(S206~S210)と、求めた各要素の原子流束発散により、各要素の原子濃度の変化を求めるステップ(S212~S214)とを有し、各ステップを繰り返すこと(S216~S226)により、短絡又は断線故障の箇所および故障までの時間を予測する。
従来技術、競合技術の概要


半導体集積回路等の配線の寿命予測は、経験式を用いて行われてきた。この経験式を用いるにあたり、式中の配線形状に依存した定数を決定する必要があるために、普遍的な予測ができず煩雑であった。また、式中の定数を決定するために行う通電実験の実験条件の設定により、予測結果が異なってしまい、一般に精度が良いとは言えなかった。
最近、発明者らによって断線故障の主要因であるエレクトロ・マイグレーション損傷(EM損傷)の支配パラメータが理論的に定式化され、これを用いた高精度で普遍的な断線予測法が開発されている。しかしながら、この方法は表面に保護膜のない配線を対象としていた。
実用の配線は一般に保護膜により被覆されており、この場合EMによる配線内の原子濃度(応力)勾配が発生し、これに起因した原子拡散がEMによる原子拡散を打ち消すように作用するため、一般に配線寿命が長くなるといわれている。しかし、これらを考慮した保護膜を有する配線のためのEM損傷支配パラメータは未だ特定されておらず、これを用いた断線箇所、断線寿命に関する予測法は開発されていない。一方、EMによる応力の増大による保護膜の損傷は配線間の短絡故障を招くが、この信頼性(短絡箇所,寿命)に関する評価法はこれまで開発されていなかった。

産業上の利用分野


本発明は、半導体集積回路、プリント基板等の金属配線における寿命等の予測に関し、特に保護膜で被覆した配線の寿命等を予測する技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】表面に保護膜を有する金属配線の損傷予測装置において、
有限要素解析等の数値解析法により、金属配線の電流密度および温度分布を求める手段と、
求めた前記電流密度および温度分布と、原子濃度分布、さらに配線材料の物性定数と配線内部応力とにより、評価対象を分割する各要素の原子流束発散を、ボイド形成寄与分とヒロック形成寄与分に分けて求める手段と、
求めた各要素の原子流束発散により、各要素の原子濃度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、短絡又は断線故障の箇所および故障までの時間を予測することを特徴とする金属配線の損傷予測装置。
【請求項2】請求項1記載の金属配線の損傷予測装置において、前記金属配線は、多結晶配線又はバンブー配線であることを特徴とする損傷予測装置。
【請求項3】表面に保護膜を有する金属配線の損傷予測方法において、
有限要素解析等の数値解析法により、金属配線の電流密度および温度分布を求めるステップと、
求めた前記電流密度および温度分布と、原子濃度分布、さらに配線材料の物性定数と配線内部応力により、評価対象を分割する各要素の原子流束発散を、ボイド形成寄与分とヒロック形成寄与分に分けて求めるステップと、
求めた各要素の原子流束発散により、各要素の原子濃度の変化を求めるステップと
を有し、各ステップを繰り返すことにより、短絡又は断線故障の箇所および故障までの時間を予測することを特徴とする金属配線の損傷予測方法。
【請求項4】請求項3記載の金属配線の損傷予測方法において、前記金属配線は、多結晶配線又はバンブー配線であることを特徴とする損傷予測方法。
【請求項5】請求項3又は4に記載の金属配線の損傷予測方法において、前記配線材料の物性定数および配線内部応力は、直線状の配線を用いて、配線の基板を一定温度とし、定電流を一定時間入力して、形成されるボイド体積を求めることにより行うことを含むことを特徴とする金属配線の損傷予測方法。
【請求項6】請求項3又は4に記載の金属配線の損傷予測方法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。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2000227023thum.jpg
出願権利状態 登録
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