金属互连电迁移噪声的相关维数研究

针对金属铝互连中噪声信号随电迁移过程变化规律及其所反映的内部失效机理问题，提出将相关维数用于对电迁移噪声时间序列的分析.通过对互连电迁移噪声实验数据的相关维数计算，发现随着电迁移的进行，金属铝互连噪声由随机性成分占主导变为确定性成分占主导，反映出噪声由随机信号转变为混沌动力学信号.应用散射理论解释上述现象，在金属互连电迁移中，空位扩散阶段噪声主要产生机制是空位随机散射；在空位聚集到空洞成核这一过程中，噪声产生机制逐渐从随机散射转变到弹道混沌腔输运机制为主.通过与传统表征参量的对比，证明相关维数可用于预测金 关键词： 电迁移 噪声 相关维数 混沌     

金属互连电迁移噪声的多尺度熵复杂度分析

针对传统频域方法用于分析金属铝互连中的噪声信号的局限性,本文采用多尺度熵方法分析电迁移噪声时间序列.结果表明在电迁移早期,噪声信号较不规律,复杂度较大;随空洞成核的发生,噪声信号规律性增强,复杂度明显减小,反映出随电迁移过程的进行系统的混乱度不断减小.通过与传统表征参量的对比,证明多尺度熵能够对电迁移失效过程进行表征. 关键词： 电迁移 噪声 多尺度熵 复杂度     

金属薄膜电迁移1/f噪声与1/f2噪声统一模型

应用晶粒边界自由体积的概念建立了能够统一描述金属薄膜1f噪声与1f2噪声的模型.该模型表明,结构完整的多晶金属薄膜产生的电噪声为1f噪声,当金属薄膜受到电迁移损伤而形成空洞时就会引入1f2噪声的成分.在电迁移应力实验中,观察到金属薄膜1fγ噪声在空洞成核前γ约为10,一旦发生空洞成核,即突增至16以上,这一规律与本模型的预测相符合 关键词： 金属薄膜 1fγ噪声 电迁移 自由体积     

基于微观结构的Cu互连电迁移失效研究

提出了一种基于微观晶粒尺寸分布的Cu互连电迁移失效寿命模型. 结合透射电子显微镜和统计失效分析技术, 研究了Cu互连电迁移失效尺寸缩小和临界长度效应及其物理机制. 研究表明, 当互连线宽度减小, 其平均晶粒尺寸下降并导致互连电迁移寿命降低. 小于临界长度的互连线无法提供足够的空位使得铜晶粒耗尽而发生失效. 当互连长度大于该临界长度时, 在整个电迁移测试时间内, 部分体积较小的阴极端铜晶粒出现耗尽情况. 随着互连长度的增加该失效比例迅速增大, 电迁移失效寿命减小. 当互连长度远大于扩散长度时, 失效时间主要取决于铜晶粒的尺寸, 且失效寿命和比例随晶粒尺寸变化呈现饱和的波动状态. 关键词： Cu 互连 电迁移 微观结构     

超大规模集成电路互连电迁移自由体积电阻模型

将晶核析出的Avrami 方程应用于描述超大规模集成电路中金属Al薄膜互连电迁移过程中电阻的演变. 根据电子散射理论，晶界电阻主要起源于晶界处空位或者空洞对电子的散射. 为了描述这些离子的特征，引入了自由体积的概念，将晶界处电子散射这个复杂的过程简化用自由体积的有效散射截面来描述，从而建立了自由体积与电阻变化的定量关系，统一描述了电迁移过程中不同阶段的电阻变化. 数值模拟结果表明，在第一个空洞成核时刻电阻会发生急剧变化，这一结果已被实验所证实. 关键词： 电迁移 Al互连 电阻变化     

KDP晶体单点金刚石车削表面形貌分形分析

 分别使用2维和3维分形方法对单点金刚石车削加工的KDP晶体表面形貌进行了分析，并对表面的3维分形维数和3维粗糙度表征参数进行了比较，分析了二者对表面形貌表征的差异。使用2维轮廓分形方法计算了KDP晶体表面圆周各方向上的分形维数。通过分析得出：3维分形维数与表面粗糙度值成反比关系；使用单点金刚石车削方法加工KDP晶体会形成各向异性特征明显的已加工表面，在一定程度上容易形成小尺度波纹；已加工表面是否具有明显的小尺度波纹特征与表面粗糙度值并无直接关系，但与其表面轮廓分形状态分布密切相关；KDP晶体表面2维功率谱密度与其分形状态具有相近的方向性特征。     

Cu-W薄膜表面形貌的分形表征与电阻率

磁控溅射制备铜钨薄膜，用原子力显微镜和功率谱密度法分析薄膜生长表面形貌的分形维数，发现频段的选择基本不影响分形维数与溅射时间的关系.随溅射时间延长，薄膜厚度增加，分形维数增大，电阻率随分形维数的增大而升高.分析分形维数与电阻率的关系，认为对同一物质的导电薄膜，其表面形貌与电阻率存在对应关系. 关键词： Cu-W薄膜 分形维数 功率谱密度 电阻率     

铝互连线的电迁移问题及超深亚微米技术下的挑战

铝互连线的电迁移问题历来是微电子产业的研究热点，其面临的电迁移可靠性挑战也是芯片制造业最持久和最重要的挑战之一.从20世纪90年代开始，超深亚微米(特征尺寸≤0.18 μm)铝互连技术面临了更加复杂的电迁移可靠性问题.从电迁移理论出发，分析概括了铝互连电迁移问题的研究方法，总结了上世纪至今关于铝互连电迁移问题的主要经验；最后结合已知的结论和目前芯片制造业现状，分析了当前超深亚微米铝互连线电迁移可靠性挑战的原因和表现形式，提出了解决这些问题的总方向. 关键词： 电迁移 铝互连 微结构     

铜互连电迁移失效阻变特性研究

基于铜互连电迁移失效微观机理分析建立一种Cu／SiCN互连电迁移失效阻变模型，并提出一种由互连阻变曲线特征参数即跳变台阶高度与斜率来获取失效物理参数的提取方法．研究结果表明，铜互连电迁移失效时间由一定电应力条件下互连阴极末端晶粒耗尽时间决定．铜互连电迁移失效一般分为沟槽型和狭缝型两种失效模式．沟槽型空洞失效模式对应的阻变曲线一般包括跳变台阶区和线性区两个特征区域．晶粒尺寸分布与临界空洞长度均符合正态对数分布且分布参数基本一致．阻变曲线线性区斜率与温度呈指数函数关系．利用阻变模型提取获得的电迁移扩散激活能约为0．9eV,与Black方法基本一致．     

金属互连电迁移噪声的非高斯性模型研究

根据电子散射理论,多晶互连中,电阻主要起源于晶界处空位与空洞对电子的散射作用.通过引入自由体积的概念,模拟了晶界处电子的散射过程,建立了基于自由体积的噪声非高斯性表征模型.该模型表明,电迁移前期的噪声信号以高斯噪声为主,随电迁移过程将发生噪声信号从高斯性向非高斯性的突变,表明噪声产生机制发生了转变,并通过双相干系数对信号的非高斯性进行了定量表征.最终,通过实验初步证明了理论结果的正确性.     

A new model for electromigration grain boundary noise based on free volume

Grain boundary plays a key role in electromigration process of polycrystal interconnection. We take a free volume to represent a 'vacancy--ion complex' as a function of grain boundary specific resistivity, and develop a new characterisation model for grain boundary noise. This model reveals the internal relation between the boundary scattering section and electromigration noise. Comparing the simulation result with our experimental result, we find the source as well as the form of noise change in the electromigration process. In order to describe the noise enhancement at grain boundary quantitatively, we propose a new parameter-grain boundary noise enhancement factor, which reflects that the grain boundary noise can characterise the electromigration damage sensitively.     

近地层大气光学湍流的分形和间歇性特征分析

利用光纤湍流测量系统获得了合肥西郊科学岛上气象观测场内下垫面平坦的水面上方0.48m、草地上方1.8m和23m高处的大气折射率起伏的观测数据,采用R/S分析法计算了近地层大气光学湍流的赫斯特指数和分形维数,统计分析了分形维数的日变化特征及概率分布特征。结果表明:对于一天的不同时段,分形维数在一定范围内动态变化,且中午时段相对稳定;在三种下垫面条件下,全天分形维数的值大多在1.3~1.4之间,其最可几概率位于1.35处,从均值来看,草地上方1.8m的分形维数最大,水面上方0.48m次之,草地上方23m处最小。最后,初步探讨了近地层大气光学湍流分形维数、间歇性指数和湍流发展程度的相关性。     

Noise Characteristics of Optocouplers on Neutron Radiation

Neutron dose radiation experiment is designed to study the optocoupler's displacement effects and the noise characteristics. The burst noise is introduced in optocouplers on neutron radiation, which is indicated from experiments. With the increasing neutron radiation the displacement defects in space-charge region increase, the scattering enhances and the noise signal mutations increase. All these represent the noise time series mutations, the random pulses and the increasing noise complexity. The burst noise becomes evident, and the power spectrum density, the characteristic frequency and the fractal dimension of time series of noise greatly increase.     

Physical model of dimensional regularization

We explicitly construct fractals of dimension \(4{-}\varepsilon \) on which dimensional regularization approximates scalar-field-only quantum-field theory amplitudes. The construction does not require fractals to be Lorentz-invariant in any sense, and we argue that there probably is no Lorentz-invariant fractal of dimension greater than 2. We derive dimensional regularization’s power-law screening first for fractals obtained by removing voids from 3-dimensional Euclidean space. The derivation applies techniques from elementary dielectric theory. Surprisingly, fractal geometry by itself does not guarantee the appropriate power-law behavior; boundary conditions at fractal voids also play an important role. We then extend the derivation to 4-dimensional Minkowski space. We comment on generalization to non-scalar fields, and speculate about implications for quantum gravity.     

花簇分形无标度网络中节点影响力的区分度

大量研究表明分形尺度特性广泛存在于真实复杂系统中, 且分形结构显著影响网络上的传播动力学行为. 虽然复杂网络的节点传播影响力吸引了越来越多学者的关注, 但依旧缺乏针对分形网络结构的节点影响力的系统研究. 鉴于此, 本文基于花簇分形网络模型, 研究了分形无标度结构上的节点传播影响力. 首先, 对比了不同分形维数下的节点影响力, 结果表明, 当分形维数很小时, 节点影响力的区分度几乎不随节点度变化, 很难区分不同节点的传播影响力, 而随着分形维数的增大, 从全局和局域角度都能很容易识别网络中的超级传播源. 其次, 通过对原分形网络进行不同程度的随机重连来分析网络噪声对节点影响力区分度的影响, 发现在低维分形网络上, 加入网络噪声之后能够容易区分不同节点的影响力, 而在无穷维超分形网络中, 加入网络噪声之后能够区分中间度节点的影响力, 但从全局和局域角度都很难识别中心节点的影响力. 所得结论进一步补充、深化了基于花簇分形网络的节点影响力研究, 研究结果对实际病毒传播的预警控制提供了一定的理论借鉴.     

Fractal dimension of the grain boundaries in ceramics with nanodispersed additions

The fractal dimension of the grain boundaries in Al₂O3-MgO-SiO₂ corundum ceramic is measured. It is shown for the first time that a similarity exists between the aggregation of solid disperse particles and the grain formation in the ceramic and that this similarity can be used to reveal grain formation mechanisms. The fractal dimension of the grain boundaries is found to be 1.68 and 1.42 at sintering temperatures of 1200 and 1600°C, respectively. These values correspond to primary recrystallization and normal grain growth in the ceramic. A relationship between the fractal dimension of the grain boundaries and the sintering temperature of the corundum ceramic is obtained.     

高速铁路轮轨滚动噪声的分形描述及分形维估计

提出基于分形分析的轮轨滚动噪声研究方法,研究了不同尺度下轮轨滚动噪声增量的统计特性,证明轮轨滚动噪声具有分形特性,可由分形布朗运动描述。在此基础上,利用分形布朗运动的小波系数方差与分形维的幂律关系估计了轮轨滚动噪声的分形维,并估计了以裂纹扩展为代表的钢轨伤损声发射信号的分形维,对比研究发现:轮轨滚动噪声分形维本身具有随机性,不同车速下的轮轨滚动噪声分形维估计以1.5666为均值随机分布在小于2的小区间内;分形维是轮轨滚动噪声的固有特征,与车速无关,不同车速的轮轨滚动噪声可由统一的分形布朗运动模型描述;裂纹扩展信号与轮轨滚动噪声不同,其分形维估计大于2,不满足分形布朗运动模型的要求,但分形维可作为二者的区别特征。研究提取了轮轨滚动噪声的分形维作为固有特征,为高速轮轨滚动噪声描述及轮轨伤损检测提供了有效的分析方法。      

Detection of determinism and randomness in time series: A method based on phase space overlap of attractors

The space overlap of an attractor reconstructed from a time series with a similarly reconstructed attractor from a random series is shown to be a sensitive measure of determinism. Results for the time series for Henon, Lorenz and Rössler systems as well as a linear stochastic signal and an experimental ECG signal are reported. The overlap increases with increasing levels of added noise, as shown in the case of Henon attractor. Further, the overlap is shown to decrease as noise is reduced in the case of the ECG signal when subjected to singular value decomposition. The scaling behaviour of the overlap with bin size affords a reliable estimate of the fractal dimension of the attractor even with limited data.