铜互连线电迁移和锡须生长研究

《铜互连线电迁移和锡须生长研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号学号M201170488学校代码10487密级硕士学位论文铜互连线电迁移和锡须生长研究学位申请人：袁娇娇学科专业：机械制造及其自动化指导教师：汪学方副教授答辩日期：2014年1月12日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonElectromigrationofCopperInterconnectsandTinWhiskerGrowthCandi

2、date:YuanJiaojiaoMajor:MechanicalManufactureandAutomationSupervisor:AssociateProf.WangXueFangHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJan.,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过

3、的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打―

4、√‖）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要随着微电子技术的发展，集成电路的特征尺度不断减小，超大规模集成电路（verylargescaleintegratedcircuit，VLSI）互连线金属薄膜的横截面积也越来越小，其承受的电流密度急剧增加。目前，金属互连电迁移已成为超大规模集成电路的主要失效机制之一。在器件尺寸向亚微米、纳米发展后，金属互连线的宽度也不断减小，电流密度不断增加，更容易发生电迁移失效。作为电迁移失效范畴内对器件损坏最严重的锡须生长，

5、更是越来越受到人们的关注。本论文分析了铜互连线的电迁移失效形式，设计并制造了气压、温度与电流可控的利用四探针测电阻法测试电迁移的实验平台。提出了可进行连续电迁移实验的表面互连线结构——细互连线与菱形图案依次连接的测试结构，对该结构进行了电迁移测试，测得了厚2um、宽20um、长1000um的铜互连线100小时后的电迁移情况。提出了可在单面直接测量TSV电迁移的结构——电流流入口、电流流出口、正电压触点与负电压触点均各自分开的可连续测量的菊花链结构，对该结构进行了电迁移测试。提出了通用的电迁移改善措施以及针对

6、TSV电迁移的改善措施。本论文对锡须生长进行了研究，首先制备出八种不同镀层的锡须生长实验样品，然后对其进行了四组对比实验，依次为分析不同镀层对锡须形貌和生长位置的影响，表面氧化层以及表面涂覆层对锡须生长的影响，铜锡镀层以及铜锡合金的电迁移现象和锡须直径大小的控制方法。得出了纯锡镀层锡须生长在镀层表面且多呈细长状，铜锡镀层锡须生长在边缘处且多为束状或小丘，局部有涂覆层的会在没有涂覆层的位置生长锡须且锡须呈扭结状；表面氧化层促进锡须生长，去除表面氧化层的纯锡镀层没有锡须生长；铜锡镀层与铜锡合金的电迁移不需要大电

7、流密度也能发生；设定的孔径接近锡须直径的情况下可以控制锡须的直径。最后分析了锡须表面形貌，得出锡须表面均为条纹状。关键词：电迁移锡须生长互连线TSVI万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractAlongwiththedevelopmentofmicroelectronicstechnology,thecharacteristicscaleoftheintegratedcircuitdecreasesconstantly,andthecross-sectionalareaofVLSIinterconne

8、ctmetalfilmofisbecomingmoreandmoresmall,andtheundercurrentdensityhasincreaseddramatically.Atpresent,themetalinterconnectelectromigrationhasbecomeoneofthemainfailuremechanismofverylargescaleintegratedcircuit.I