应力诱发下内连导线中微裂纹的演化
发布时间：2021-02-23 08:35
随着微电子技术的迅猛发展,集成电路中内连导线的失效问题引起广泛关注。本文基于材料微结构演化动力学的基本框架,建立了应力诱发下内连导线中晶内及沿晶微裂纹演化的有限单元法,进行了相应的有限元仿真。主要内容和结论如下:基于界面迁移和表面扩散的经典理论和弱解描述,建立了铜内连导线中二维晶内及沿晶微裂纹的演化模型,推导了应力诱发界面迁移机制下微结构演化的有限元控制方程,编制了相应的有限元程序,并验证了数值方法的稳定性和可靠性。数值模拟了双向等值拉应力下晶内及沿晶微裂纹在应力诱发界面迁移下的形貌演化过程,系统研究了微裂纹所受应力、线宽、初始形态比和化学势差对微裂纹演化分叉过程的影响。研究结果表明:晶内及沿晶微裂纹都存在裂腔扩展和收缩两种演化分叉趋势;且存在演化分叉的临界应力、临界线宽及临界形态比。应力越大,线宽越小,形态比越大,晶内及沿晶微裂纹越易发生扩展,且裂腔面积增大速度越快;反之,微裂纹越易发生收缩,且裂腔面积减小速度越快。此外,沿晶微裂纹更易沿晶界扩展,且当线宽、形态比、应力较大时,晶界的影响更显著。基于界面迁移和表面扩散的经典理论,建立有限单元法,对应力诱发两种机制共同作用下铜内连导线中...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铜材料内连导线示意图
南京航空航天大学硕士学位论文现象。该现象较早便为人们所认识并研究。普通块状金属中，电），难以产生电迁移现象。但是对于金属内连导线，由于其截面积很2，温度较低时便可引发电迁移现象[1]。如图 1.2 所示，当导线内部在静电场作用下从阴极向阳极运动。高速运动的电子流冲击金属原到猛烈的电子冲击作用力作用，称为电子风力[13]。与此同时，失去荷，受到静电场力的作用。在两者的综合作用下，金属原子将随影了电迁移现象。
南京航空航天大学硕士学位论文点或六节点结构实体单元（如图 2.5(a)和(b)），可更好地适应不规则边界的模型。该单元可用作平面单元（平面应力、平面应变或广义平面应变）及轴对称单元。虽然八节点四边形单元比六节点三角形单元计算精度好，但是三角形单元适应性好，能更好地适应较复杂的裂纹表面，有利于程序计算收敛，故本文采取图 2.5(b)所示的二维六节点三角形单元。
【参考文献】：
期刊论文
[1]A theoretical analysis of the electromigration-induced void morphological evolution under high current density[J]. Yuexing Wang,Yao Yao. Acta Mechanica Sinica. 2017(05)
[2]内连导线线宽对沿晶微裂纹演化的影响[J]. 杜杰锋,黄佩珍. 南京航空航天大学学报. 2017(04)
[3]应力梯度下晶内微裂纹演化的有限元模拟[J]. 程强,黄佩珍. 系统仿真技术. 2016(04)
[4]表面扩散下铜内沿晶微裂纹演化的数值模拟[J]. 杜杰锋,黄佩珍. 系统仿真技术. 2015(04)
[5]集成电路中Ta扩散阻挡层对铜布线电迁移性能的影响[J]. 郑光锋,付建华,李永堂,杜诗文,蒋立文. 金属热处理. 2013(01)
[6]集成电路微互连结构中的热迁移[J]. 张金松,吴懿平,王永国,陶媛. 物理学报. 2010(06)
[7]铝铜互连线电迁移失效的研究[J]. 陈军,毛昌辉. 稀有金属. 2009(04)
[8]Cu互连应力迁移温度特性研究[J]. 吴振宇,杨银堂,柴常春,李跃进,汪家友,刘静. 物理学报. 2009(04)
[9]铜互连电迁移失效的研究与进展[J]. 刘彬,刘静,吴振宇,汪家友,杨银堂. 微纳电子技术. 2007(04)
[10]小特征尺寸材料结构的演化[J]. Z.Suo,李海军,郭万林. 力学进展. 2002(01)
博士论文
[1]电迁移引致薄膜导线力电失效的研究[D]. 赵智军.清华大学 1996
硕士论文
[1]薄膜导线中损伤缺陷的形貌演化及愈合机理的相场法研究[D]. 孔涛.上海交通大学 2010
本文编号：3047309
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铜材料内连导线示意图
南京航空航天大学硕士学位论文现象。该现象较早便为人们所认识并研究。普通块状金属中，电），难以产生电迁移现象。但是对于金属内连导线，由于其截面积很2，温度较低时便可引发电迁移现象[1]。如图 1.2 所示，当导线内部在静电场作用下从阴极向阳极运动。高速运动的电子流冲击金属原到猛烈的电子冲击作用力作用，称为电子风力[13]。与此同时，失去荷，受到静电场力的作用。在两者的综合作用下，金属原子将随影了电迁移现象。
南京航空航天大学硕士学位论文点或六节点结构实体单元（如图 2.5(a)和(b)），可更好地适应不规则边界的模型。该单元可用作平面单元（平面应力、平面应变或广义平面应变）及轴对称单元。虽然八节点四边形单元比六节点三角形单元计算精度好，但是三角形单元适应性好，能更好地适应较复杂的裂纹表面，有利于程序计算收敛，故本文采取图 2.5(b)所示的二维六节点三角形单元。
【参考文献】：
期刊论文
[1]A theoretical analysis of the electromigration-induced void morphological evolution under high current density[J]. Yuexing Wang,Yao Yao. Acta Mechanica Sinica. 2017(05)
[2]内连导线线宽对沿晶微裂纹演化的影响[J]. 杜杰锋,黄佩珍. 南京航空航天大学学报. 2017(04)
[3]应力梯度下晶内微裂纹演化的有限元模拟[J]. 程强,黄佩珍. 系统仿真技术. 2016(04)
[4]表面扩散下铜内沿晶微裂纹演化的数值模拟[J]. 杜杰锋,黄佩珍. 系统仿真技术. 2015(04)
[5]集成电路中Ta扩散阻挡层对铜布线电迁移性能的影响[J]. 郑光锋,付建华,李永堂,杜诗文,蒋立文. 金属热处理. 2013(01)
[6]集成电路微互连结构中的热迁移[J]. 张金松,吴懿平,王永国,陶媛. 物理学报. 2010(06)
[7]铝铜互连线电迁移失效的研究[J]. 陈军,毛昌辉. 稀有金属. 2009(04)
[8]Cu互连应力迁移温度特性研究[J]. 吴振宇,杨银堂,柴常春,李跃进,汪家友,刘静. 物理学报. 2009(04)
[9]铜互连电迁移失效的研究与进展[J]. 刘彬,刘静,吴振宇,汪家友,杨银堂. 微纳电子技术. 2007(04)
[10]小特征尺寸材料结构的演化[J]. Z.Suo,李海军,郭万林. 力学进展. 2002(01)
博士论文
[1]电迁移引致薄膜导线力电失效的研究[D]. 赵智军.清华大学 1996
硕士论文
[1]薄膜导线中损伤缺陷的形貌演化及愈合机理的相场法研究[D]. 孔涛.上海交通大学 2010
本文编号：3047309
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