隨著集成電路進入納米級工藝,金屬互連線上的電遷移問題逐漸成為了制約集成電路發(fā)展的最主要因素�，F(xiàn)有的集成電路電遷移可靠性分析算法一般基于Black經驗公式或Korhonen物理模型。但是由于集成電路結構的復雜性以及電遷移現(xiàn)象影響因素的多樣性,現(xiàn)有算法很難同時考慮到溫度、冗余應力、互連線結構等因素。這導致現(xiàn)有算法的計算結果與實際的電遷移失效時間相比均過于保守,精確度還有很大的提升空間。另外,集成電路規(guī)模巨大,這也使得算法的時間花銷難以控制。針對現(xiàn)有方法存在的問題,本論文對集成電路中電遷移現(xiàn)象最為顯著的供電網絡進行分析研究。將供電網絡的基本結構——多段互連金屬線作為基礎研究對象,分析導致其產生電遷移現(xiàn)象的原因。以Korhonen物理模型為基礎,文中提出了一種基于積分變換的瞬態(tài)應力分析方法。此方法計算得到的多段互連線實時應力分布,考慮到了預先存在的殘余應力作用。實驗結果通過與有限元分析軟件COMSOL比較以驗證本積分變換方法的準確性。然后,本論文將此積分變換算法拓展到了全芯片供電網絡上。通過設計供電網絡仿真系統(tǒng),對全芯片供電網絡進行電遷移失效分析。以電遷移引起的供電網絡最大電壓降是否超過閾值作... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

微處理器晶體管數(shù)目與摩爾定律關系圖（來源：維基百科）

為了應對日益嚴重的電遷移問題，力求在芯片的仿真設計階段得到相對精確而高效的芯片平均失效時間，本論文提出了一種針對由電遷移引起的集成電路失效時間的仿真分析算法，并針對電遷移現(xiàn)象最為嚴重的供電網絡進行分析研究，通過建模的手段，運用所提算法，計算其失效時間。本論文主要針對以下幾點進行研究：1) 以 Korhonen 物理模型為基礎，使用積分變換的方法對 Korhonen 模型進行求解，將二階偏微分方程轉換為常微分方程，計算得到積分變換之后的解，之后使用逆積分變換的方法，以此得到一維互連導線上的瞬態(tài)應力分布。2) 提取供電網絡物理模型參數(shù)，對其進行建模。將供電網絡中的導線簡化為一維互連線的概念，對其使用積分變換的方法求解電遷移應力變化。3) 設計供電網絡電遷移失效仿真算法，計算供電網絡的平均失效時間。考慮殘余應力以及電遷移過程中供電網絡的電阻變化情況，將供電網絡建模為時變電阻網絡，通過供電網絡中最大電壓降是否超過閾值為判定條件，計算供電網絡的失效時間。研究內容層次模型如圖 1-2 所示

第 2 章 電遷移失效原理與分析模型介紹第2章 電遷移失效原理與模型介紹首先介紹了電遷移的失效原理以及大馬士革工藝。然后從已有出發(fā)，分別介紹了兩種主流的電遷移分析模型。遷移基本原理移(Electromigration)現(xiàn)象是指通電導線中金屬原子在電流的不生動量交換從而發(fā)生位移的現(xiàn)象。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]集成電路的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J]. 栗晶晶,張智容.  電子制作. 2015(01)
[2]集成電路片內銅互連技術的發(fā)展[J]. 陳智濤,李瑞偉.  微電子學. 2001(04)



本文編號：3239486