有限元分析法在MCM三维热模拟中的应用

多芯片组件(MCM)的可靠性特别是其热可靠性已经成为国内外电子产品可靠性研究的焦点之一.热有限元分析法是多芯片组件热分析的重要方法.本文运用ANSYS工具建立了MCM的三维热模型,得到了温场分布.通过热模拟和热分析,提出了改善MCM温场的方案.     

热应力条件下VLSI金属化布线的可靠性

利用深层掩埋Ｔｉ－Ｗ自加热结构产生了沿金属化条长方向的温度梯度，通过电阻测温法精确测定实验条上的温度分布，从电迁徙平均失效时间、ＳＥＭ分析等角度，研究了温度梯度对电迁徙的影响。实验发现，选择合适的工艺条件可保证电阻测温法的稳定性；温度梯度的不同取向对电迁徙平均失效时间存在较大影响，逆向温度梯度可极大地提高金属化的抗电迁徙寿命。     

Cu互连线显微结构和应力的AFM及SNAM分析

在ULSI中采用Cu互连线代替Al以增加电子器件的传输速度和提高器件的可靠性，Cu的激活能约为1．2eV，而Al的激活能约为0．7eV,Cu互连线寿命约为Al的3－5倍。Cu大马士革互连线的制备工艺为：在硅衬底上热氧化生成的SiO2上开出凹槽，在凹槽中先后沉积阻挡层Ta和晶种层Cu，然后由电镀的Cu层将凹槽填满，最后采用化学机械抛光将凹槽外多余的Cu研磨掉，Cu互连线的尺寸为：200um长，0．5μm厚，宽度分别为0．35，0．5，1至3μm不等，部分样品分别在200℃，300℃和450℃下经过30min退火。利用原子力显微镜（AFM）和扫描近场声学显微镜（SNAM），同时获得形貌像和声像，分别了Cu大马士革凹槽构造引起的机械应力和沉积引起的热应力对Cu互连线显微结构及可靠性的影响，SNAM是在Topometrix公司AFM基础上建造的实验装置，实验采用的机械振动频率在600Hz-100kHz之间。分析测试结果如下：1．AFM和SNAM可以实现对微米和亚微米特征尺寸的Cu互连线的局域应力分布和显微结构的原位分析。2．采用AFM，TEM、XRD观察和测试了Cu互连线的晶体结构，分析了大马士革凹槽工艺 对Cu晶粒尺寸及取向的影响。平坦的沉积态Cu膜的晶粒尺寸约为100nm；而由大马士革工艺制备的凹槽中的Cu互连线的晶粒尺寸约为70－80nm，凹槽结构抑制了晶粒生长，平坦的沉积态Cu膜有较强的（111）织构；而凹槽中的Cu互连线的（111）织构减弱，（200）和其它的晶体取向分量增强。3．SNAM声阻尼信号对材料局域应力的变化敏感，SNAM声图衬底可显示出局域应力的分布，在沉积态的Cu互连线声图中，金属和SiO2介电层的界面处像衬度强，表明该处为应力较高的区域，而在退火后的Cu互连线的声图中，金属和SiO2介电层的界面处像衬度弱，表明退火后该处应力减小，我们对Cu膜进行了宏观应力的测试，退火后应力值从沉积态的661MPa减少至359Mpa，这与SNAM声成像的结果相符合。     

微波功率器件金属化布线回流加固结构

在回流动力学理论和实验研究的基础上,将回流加固结构应用于实际微波功率器件.结合器件具体结构和制备工艺,对金属化布线电流分布和最佳回流长度进行了模拟计算和分析,结合实际工艺优化设计了回流加固结构,制备了六种结构样管,电热应力试验结果表明:采用一个缝隙、缝隙宽度为3μm的结构回流加固效果最好,抗热电徙动能力最强.利用回流效应可有效降低微波管中的纵向(Al-Si界面)电迁徙失效,提高器件可靠性.     

基区不均匀重掺杂对Si/SiGe/Si HBT基区渡越时间的影响

由于发射结（ＥＢ结）价带存在着能量差ΔＥｖ,电流增益β不再主要由发射区和基区杂质浓度比来决定,给ＨＢＴ设计带来了更大的自由度。为减小基区电阻和防止低温载流子冻析,可增加基区浓度。但基区重掺杂导致禁带变窄,禁带变窄的非均匀性产生的阻滞电场使基区渡越时间增加,退桦了频率特性,特别是在低温下更为严重。     

基于激光散射特征的飞行目标羽烟探测跟踪技术

对飞行目标羽烟成分及其激光散射特性进行了概要性介绍,对其在大气背景中的探测跟踪可行性进行了计算分析,针对飞行目标探测跟踪技术提出了新的技术思路,并对其实际应用进行了分析论述。     

Arrhenius 程应用新方法研究

提出了一种快速评价电子元器件的新方法,该方法具有快速、准确、成本低、效率高等优点.利用Arrhenius方程,能快速准确地确定元器件退化的失效敏感参数和退化机理;可对单样品求出与失效机理相关的失效激活能和寿命;通过多样品试验,可得到寿命分布、寿命加速特性和失效率等可靠性参数.以DC/DC电源变换器和高频小功率管3DG130为例,通过实验与现场数据的对比,证明了新方法的正确性和有效性.该方法适用于失效率优于10-7/h(λ＜10-7/h)的高可靠性产品的定量评价.     

退火温度对铝互连线热应力的影响

采用二维面探测器X射线衍射(XRD)测量1μm和0.5μm厚Al互连线退火前后的残余应力.沉积态Al线均为拉应力,且随膜厚的增加而减小.沿长度方向的应力明显高于宽度方向的应力,表面法线方向应力最小.250℃退火2.5h后,互连线在各方向上的应力都减弱,其中1μm Al线应力减弱幅度高于0.5μm互连线.采用电子背散射衍射(EBSD)方法,测量退火前后Al互连线(111),(100),(110)取向晶粒的IQ值.退火后平均IQ值提高,互连线残余内应力随之减小.EBSD分析结果与XRD应力测试结果相符合.     

ULSI中Cu互连线的显微结构及可靠性

观察了ULSI中大马士革结构的Cu互连线的晶粒生长和晶体学取向.分析了线宽及退火对Cu互连线显微结构及电徙动的影响.Cu互连线的晶粒尺寸随着线宽的变窄而减小.与平坦Cu膜相比,Cu互连线形成微小的晶粒和较弱的 (111) 织构.300℃、30min退火促使Cu互连线的晶粒长大、(111) 织构发展,从而提高了Cu互连线抗电徙动的能力.结果表明,Cu的扩散涉及晶界扩散与界面扩散,而对于较窄线宽的Cu互连线,界面扩散成为Cu互连线电徙动失效的主要扩散途径.