首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 171 毫秒
1.
在200℃温度下进行了700h双层铜互连(M1/M2)的应力迁移加速老化试验, 结合有限元分析和聚焦离子束(focused-ion-beam,简称FIB)技术研究了通孔直径分别为500和350nm的铜互连应力诱生空洞失效现象, 探讨了应力诱生空洞的形成机理, 并分析了通孔尺寸对铜互连应力迁移的影响. 结果表明,M1互连应力和应力梯度在通孔底部边缘处达到极大值. 应力梯度在应力诱生空洞成核过程中起主导作用, 由张应力产生的过剩空位在应力梯度作用下沿Cu M1/SiN界面作扩散运动并在应力梯度极大值处成核生长成空洞. 由于M1互连应力沿横向方向变化较快, 因此应力诱生空洞的横向生长速率较大. 当通孔直径增大时,互连应力和应力梯度值增大, 并导致应力诱生空洞的生长速率上升. 关键词: 铜互连 应力迁移 应力诱生空洞 失效  相似文献   

2.
何亮  杜磊  庄奕琪  陈春霞  卫涛  黄小君 《物理学报》2007,56(12):7176-7182
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  相似文献   

3.
采用倒装芯片互连凸点串联回路研究了高温、高电流密度条件下倒装芯片上金属布线/凸点互连结构中原子的定向扩散现象,分析了互连结构中受电应力和化学势梯度作用的各相金属原子的扩散行为.在电迁移主导作用下,Ni(V)镀层中的Ni原子的快速扩散导致原本较为稳定的Ni(V)扩散阻挡层发生快速的界面反应,造成Al互连金属与焊料的直接接触.Al原子在电子风力作用下沿电子流方向向下迁移造成窗口附近焊料中Al原子含量逐步上升,同时,空位的反向迁移、聚集形成过饱和,导致Al互连中形成大面积空洞.焊料中的Sn,Pb原子在化学势梯度 关键词: 倒装芯片 凸点 电迁移 扩散  相似文献   

4.
周斌  黄云  恩云飞  付志伟  陈思  姚若河 《物理学报》2018,67(2):28101-028101
微互连铜柱凸点因其密度高、导电性好、噪声小被广泛应用于存储芯片、高性能计算芯片等封装领域,研究铜柱凸点界面行为对明确其失效机理和组织演变规律、提升倒装封装可靠性具有重要意义.采用热电应力实验、在线电学监测、红外热像测试和微观组织分析等方法,研究Cu/Ni/SnAg_1.8/Cu微互连倒装铜凸点在温度100—150℃、电流密度2×10~4—3×10~4 A/cm~2热电应力下的互连界面行为、寿命分布、失效机理及其影响因素.铜柱凸点在热电应力下的界面行为可分为Cu_6Sn_5生长和Sn焊料消耗、Cu_6Sn_5转化成Cu_3Sn、空洞形成及裂纹扩展3个阶段,Cu_6Sn_5转化为Cu_3Sn的速率与电流密度正相关.热电应力下,铜凸点互连存在Cu焊盘消耗、焊料完全合金化成Cu_3Sn、阴极镍镀层侵蚀和层状空洞4种失效模式.基板侧Cu焊盘和铜柱侧Ni镀层的溶解消耗具有极性效应,当Cu焊盘位于阴极时,电迁移方向与热迁移方向相同,加速Cu焊盘的溶解以及Cu_3Sn生长,当Ni层为阴极时,电迁移促进Ni层的消耗,在150℃,2.5×10~4 A/cm~2下经历2.5h后,Ni阻挡层出现溃口,导致Ni层一侧的铜柱基材迅速转化成(Cu_x,Ni_y)_6Sn_5和Cu_3Sn合金.铜柱凸点互连寿命较好地服从2参数威布尔分布,形状参数为7.78,为典型的累积耗损失效特征.研究结果表明:相比单一高温应力,热电综合应力显著加速并改变了铜柱互连界面金属间化合物的生长行为和失效机制.  相似文献   

5.
基于微观结构的Cu互连电迁移失效研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
吴振宇  杨银堂  柴常春  刘莉  彭杰  魏经天 《物理学报》2012,61(1):18501-018501
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  相似文献   

6.
陈春霞  杜磊  何亮  胡瑾  黄小君  卫涛 《物理学报》2007,56(11):6674-6679
为了研究金属互连电迁移失效机理并寻找新的电迁移表征参量,应用分形理论,通过电子扩散轨迹分形维数,将电迁移噪声时间序列分形维数与晶粒间界分形维数相联系,确定了噪声时间序列分形维数在电迁移演变中的变化趋势.研究结果表明,在金属互连电迁移前期,晶粒间界形貌越来越复杂,致使噪声时间序列的分形维数逐渐增大;成核后,由于空位凝聚成空洞,晶粒间界形貌变得较成核前规则,致使噪声时间序列的分形维数减小;成核时刻是其折点.实验结果证明理论分析的正确性,噪声时间序列的分形维数可望作为金属互连电迁演变的表征参量.  相似文献   

7.
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.  相似文献   

8.
空位在金刚石近(001)表面扩散的分子动力学模拟   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
用分子动力学方法模拟了空位在金刚石近(001)表面的扩散过程,研究了温度对空位扩散的影响.结果表明,当温度为1000K左右时,位于近表面第二层上的空位开始向表面运动;当温度在1400—2000K时,空位完全扩散到表面.这与实验结果和其他计算结果符合得很好.同时发现,温度为1400—1800K时,空位的扩散经历了两次迁移运动,其分别对应了均方位移图中的两个极大值.在不施加任何约束的条件下得到了空位的动态扩散路径,空位在金刚石近(001)表面的扩散势垒约为042eV.并探讨了一定温度下空位数目增多及其不同排列 关键词: 金刚石 空位 扩散 分子动力学  相似文献   

9.
动力学晶格蒙特卡洛方法模拟Cu薄膜生长   总被引:3,自引:1,他引:2  
利用动力学晶格蒙特卡洛方法模拟了Cu薄膜在Cu(100)面上的三维生长过程。模型中考虑了四个动力学过程:原子沉积、增原子迁移、双原子迁移和台阶边缘原子迁移,各动力学过程发生的概率由多体势函数确定。讨论了基底温度、沉积速率及原子覆盖率对Cu原子迁移、成核和表面岛生长等微观生长机制的影响;获得了Cu薄膜的表面形貌图并计算了表面粗糙度。模拟结果表明,随基底温度升高或沉积速率下降,岛的平均尺寸增大,数目减少,形状更加规则。低温时,Cu薄膜表现为分形的离散生长,高温时,Cu原子迁移能力增强形成密集的岛。Cu薄膜表面粗糙度随着基底温度的升高而迅速减小;当基底温度低于某一临界温度时,表面粗糙度随原子覆盖率或沉积速率的增大而增大;当基底温度超过临界温度时,表面粗糙度随原子覆盖率或沉积速率的变化很小,基本趋于稳定。  相似文献   

10.
本工作建立了外加应力作用下UO2中空洞演化的相场模型.首先,使用摄动迭代法求解了弹性平衡方程,对外加应力下单个空洞周围的应力分布进行了计算,结果表明空洞边缘有应力集中现象,模拟得到的应力分布和解析解一致.然后,利用相场方法模拟了不同外加应力下单个空洞的演化过程,结果表明随着外加应力的增大,空洞的生长速度加快.最后,研究了外加应力对多晶体系中晶粒长大和空洞演化的影响,结果表明,不同晶粒内的应力大小不同,应力越小的晶粒越容易长大,尺寸越大的空洞的边缘应力也越大.晶间空洞与弯曲晶界存在相互作用,一方面晶界附近的空洞会生长成透镜状,另一方面空洞对晶界也有钉扎作用,能减缓晶界的迁移.此外,外加应力会加速多晶系统中空洞的生长,并且本文计算得到了外加应力与空洞半径的关系,发现外加应力越大,空洞的生长越快.  相似文献   

11.
《Current Applied Physics》2014,14(4):630-635
The performance of n-CdS/p-CdTe solar cells is often degraded under light soaking or thermal stress, even though the technology of CdTe solar cells is close to a commercial level. The Cu diffusion from a Cu back contact to a CdS window layer might degrade the cell's performance. To prevent the Cu diffusion, a very-thin intrinsic CdTe layer was introduced at the n-CdS/p-CdTe interface by depositing a very-thin Cd metal layer on the CdS film and converting the Cd metal into intrinsic CdTe during p-CdTe deposition at high temperature. By the Cd treatment on CdS surface, pinholes or voids were eliminated at the CdS/CdTe and the intermixing of Te and S at the interface was much suppressed. The depletion width was much increased and the intensity of LTPL peak was increased. The analysis suggested that an intrinsic CdTe interlayer was formed and the surface recombination rate was suppressed by the intrinsic interlayer. As a result, the short circuit current of the CdTe solar cell was significantly increased due the increased current gain in the blue wavelength region. The thermal stability of the CdTe solar cell was also greatly improved and the Cu diffusion was retarded by the intrinsic CdTe interlayer at the n-CdS/p-CdTe.  相似文献   

12.
A theory of diffusion induced grain boundary migration (DIGM) is presented for high temperatures where volume diffusion of solute atoms out of the grain boundary is important. It is shown that due to the presence of a gradient term in the expression for the free energy of solid solution, even a relatively small discontinuity in the solute distribution across the gain boundary provides enough driving force for grain boundary migration. From the expression obtained for the grain boundary velocity the coefficient for the Ni diffusion across the grain boundaries in a Cu(Ni) polycrystal has been estimated.  相似文献   

13.
A combination of in situ X-ray photoelectron spectroscopy analysis and ex situ scanning electron- and atomic force microscopy has been used to study the formation of copper islands upon Cu deposition at elevated temperatures as a basis for the guided growth of copper islands. Two different temperature regions have been found: (I) up to 250 °C only close packed islands are formed due to low diffusion length of copper atoms on the surface. The SiO2 film acts as a barrier protecting the silicon substrate from diffusion of Cu atoms from oxide surface. (II) The deposition at temperatures above 300 °C leads to the formation of separate islands which are (primarily at higher temperatures) crystalline. At these temperatures, copper atoms diffuse through the SiO2 layer. However, they are not entirely dissolved in the bulk but a fraction of them forms a Cu rich layer in the vicinity of SiO2/Si interface. The high copper concentration in this layer lowers the concentration gradient between the surface and the substrate and, consequently, inhibits the diffusion of Cu atoms into the substrate. Hence, the Cu islands remain on the surface even at temperatures as high as 450 °C.  相似文献   

14.
彭颖吒  李泳  郑百林  张锴  徐咏川 《物理学报》2018,67(7):70203-070203
硅作为锂离子电池阴极材料相对于传统负极材料具有高比容量,价格低廉等优势.本文针对充电过程中锂离子电池中电极建立力学模型和扩散模型,并在扩散模型引入考虑介质膨胀速率的影响.以硅空心柱形电极为例,分析了恒流充电下介质膨胀速率对电极中扩散诱导应力分布的影响,并研究了不同内外半径比、充电速率、材料参数以及锂化诱导软化系数(lithiation induced softening factor,LISF)对轴向的支反力达到临界欧拉屈曲力所需时间的影响.结果表明,随着电极中锂浓度上升,介质膨胀速率对应力分布的影响增大,对轴向的支反力影响较小.弹性模量和应力成正比,但其与轴向的支反力达到临界欧拉屈曲力所需时间无关;扩散系数与所需时间成反比;偏摩尔体积增大时,达到临界屈曲力所需时间减少;随着LISF绝对值增大,完全锂化时轴向力降低.  相似文献   

15.
在500 oC大气条件下热氧化0.5 mm厚的铜箔0.5~10 h有起皱现象,且皱的大小随氧化时间的增加而增大,在皱的侧面和顶部均有生长CuO纳米线,皱侧面生长纳米线的长度比皱顶部的纳米线的长,密度也高;CuO纳米线的生长方向垂直于纳米线的生长表面. 通过计算波动阶段中皱内部的局部电场,发现皱的侧面和顶部的电场强度的数值相差很小,表明在CuO纳米线生长过程中驱动铜离子扩散的主要驱动力不是局部的电场力而是内应力.  相似文献   

16.
王永亮  张超  唐鑫  张庆瑜 《物理学报》2006,55(8):4214-4220
采用嵌入原子方法的原子间相互作用势,利用准静态分子动力学模拟研究了Cu原子在Cu(001)表面吸附所导致的基体晶格畸变以及对其附近的另一个吸附原子自扩散行为的影响.研究结果表明,吸附原子的存在可以导致多达10层的Cu基体晶格产生畸变.两个吸附原子所产生的晶格畸变应力场之间的相互作用,可以导致吸附原子运动活性的增加.通过比较同一路径上往返跳跃扩散势垒的差异发现,在原子间相互作用势的有效距离之外,两个吸附原子的扩散行为可以认为是存在晶格畸变应力场相互作用的两个独立吸附原子的扩散;在原子间相互作用势的有效距离之 关键词: 表面吸附原子 晶格畸变 表面二聚体 扩散  相似文献   

17.
The electric field gradient at111In probe atoms on Cu (100) surfaces was studied. At clean surfaces all probes are exposed to a well-defined surface field gradient. This is used to investigate indium surface diffusion, where the applied PAC method allows to observe diffusion steps on an atomistic scale. The jump rate for indium on Cu (100) was found to be in the order of 10–3 Hz at 200 K.  相似文献   

18.
Fe-Cr合金作为包壳材料在高温高辐照强度等极端环境下服役,产生空位和间隙原子等辐照缺陷,辐照缺陷簇聚诱发空洞、位错环等缺陷团簇,引起辐照肿胀、晶格畸变,导致辐照硬化或软化致使材料失效.理解辐照缺陷簇聚和长大过程的组织演化,能更有效调控组织获得稳定服役性能.本文采用相场法研究Fe-Cr合金中空洞的演化,模型考虑了温度效应对点缺陷的影响以及空位和间隙的产生和复合.选择400—800 K温度区间、0—16 dpa辐照剂量范围的Fe-Cr体系为对象,研究在不同服役温度和辐照剂量下的空位扩散、复合和簇聚形成空洞的过程.在400—800 K温度区间,随着温度的升高,Fe-Cr合金空洞团簇形核率呈现出先升高后下降的趋势.考虑空位与间隙的重新组合受温度的影响可以很好地解释空洞率随温度变化时出现先升高后降低的现象.由于温度的变化将影响Fe-Cr合金中原子离位阀能,从而影响产生空位和间隙原子.同一温度下,空洞半径和空洞的体积分数随辐照剂量的增大而增大.辐照剂量的增大,级联碰撞反应加强,空位与间隙原子大量产生,高温下空位迅速的扩散聚集在Fe-Cr合金中将形成更多数量以及更大尺寸的空洞.  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号