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METHOD AND DEVICE FOR PREDICTING DAMAGE OF WIRING STRUCTURE HAVING PROTECTIVE FILM ON SURFACE commons meetings

Patent code P03A000150
File No. Y00-P142
Posted date Aug 28, 2003
Application number P2000-227023
Publication number P2002-043316A
Patent number P3579332
Date of filing Jul 27, 2000
Date of publication of application Feb 8, 2002
Date of registration Jul 23, 2004
Inventor
  • (In Japanese)笹川 和彦
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title METHOD AND DEVICE FOR PREDICTING DAMAGE OF WIRING STRUCTURE HAVING PROTECTIVE FILM ON SURFACE commons meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the high-accuracy forecast, which is adaped to meet the actual wiring structure and is intended for a wiring having a protective film, for a disconnection and to enable the forrecast for a breakage of the protective film for covering the wiring.
SOLUTION: The damage predicting method of a wiring structure having a protective film on the surface of a metal wiring layer has a step (S204) for finding the current density and temperature distribution of the metal wiring layer by a two-dimensional finite element analysis, steps (S206 to S210) for finding dividedly an atom flow velocity divergence in each element to divide the subject of evaluation into a void formation contribution component and a hillock formation contribution component by the found current density and temperature distribution, and atom concentration distribution and moreover, the constant of the physical properties of the material for a wiring and the internal stress of the wiring, and steps (S212 to S214) for finding a change in the atom concentration in each element by the found atom flow velocity devergence in each element. By repeating (S216 to S226) each step, the place of a fault in a short-circuit or disconnection and the time to take to the fault are predicted.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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。

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2000227023thum.jpg
State of application right Registered
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