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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

シーズコード S090001407
掲載日 2010年3月5日
研究者
  • 笹川 和彦
技術名称 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
技術概要 表面に保護膜を有する金属配線の損傷予測のために、有限要素解析等により、金属配線の電流密度および温度分布を求める。求めた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。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。こ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。その手順は、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。
画像

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S090001407_01SUM.gif
研究分野
  • 計算機シミュレーション
  • 半導体集積回路
  • プリント回路
展開可能なシーズ 半導体集積回路等の配線寿命予測は、経験式を用いており普遍的な予測ができなかった。これに対し、保護膜を有する金属配線のEM損傷に影響を及ぼす因子(配線内の原子濃度分布、熱応力、拡散係数)の変化を考慮してEM損傷の支配パラメータを理論的に定式化し、物性定数および熱応力を決定する。そして、これを用いた断線および保護膜破損の予測法を開発し、半導体集積回路、プリント基板等の金属配線の寿命予測手法を提供する。
実際の配線構造に即した、保護膜を有する配線の高精度な断線(断線箇所,寿命)予測および配線を被覆する保護膜の破損(短絡箇所,寿命)予測が可能となる。また、保護膜を有する配線のためのEM損傷支配パラメータに含まれる物性定数を決定し、配線内部の熱応力の評価、保護膜と配線の相互作用による拡散係数(活性化エネルギ)の評価が可能となり、集積回路を設計する上での保護膜及び配線材料の選択や強度評価の指標を与える。
用途利用分野 半導体集積回路試験装置、プリント基板試験装置
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) 国立研究開発法人科学技術振興機構, . 笹川 和彦, . 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. 特開2002-043316. 2002-02-08
  • H01L  21/3205   
  • G01R  31/02     
  • H01L  21/00     
  • H01L  29/00     
  • H05K   3/00     
  • H05K   3/28     

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