芯片级电迁移分析与友好布线的研究

发布时间：2021-10-08 08:21

　　随着工艺节点的不断进步,电迁移效应已成为影响集成电路互连线可靠性最重要的问题之一。集成电路版图中,由于电源地互连线网络长时间承载单一方向的大电流,这会在互连线末端产生应力堆积,所以电源地互连线网络跟信号线互连线相比更容易受电迁移的影响而产生失效。现有的电迁移分析方法和模型都主要针对单个互连线结构,这与包含有许多互连线树结构的实际集成电路芯片不符。因此,如何确保分析模型的准确性并且实现全芯片的电迁移分析是非常有必要的。本文应用基于物理特性的流体静应力分析模型,对常见互连线结构进行了有限元仿真并对应力分布进行了建模,将电迁移分析模型应用到具体的数字集成电路版图中进行分析,并制定了基于冗余过孔技术的电迁移修正算法和脚本,最终设计出一种与标准设计流程兼容的电迁移修复方法。数据结果表明:通过引入冗余过孔结构可以有效降低最大电流密度和温度梯度,延缓空洞的生长,使得电阻变化较为缓慢,从而提高电迁移寿命。从1x1过孔增加到1x3过孔,过孔失效中值时间提高了52.14%;从1x3过孔增加到3x3过孔,过孔失效中值时间提高了14.04%。综合考虑,1x3过孔在提高了电迁移抗性的前提下,所带来的布线面积的增... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

（a）集成电路中互连线线宽的变化趋势

图 3.8 互连线结构中的电流密度分布云图Fig.3.8 The distribution of current density in interconnect tree图 3.9 电流密度沿着上层金属表面的分布曲线Fig.3.9 Current Density distribution along the top interface迁移偏微分数学求解场模型建立及分析A/m2

- 26 -图 3.9 电流密度沿着上层金属表面的分布曲线Fig.3.9 Current Density distribution along the top interface迁移偏微分数学求解场模型建立及分析上一章节的仿真数据，这一章节就可以将电流密度分布数据作为载解。这一部分借助于 COMSOL 的偏微分求解模块 PDE（partial diff，COMSOL 的数学模块包含了一系列基于数学方程的求解模型以析模型，主要包括偏微分方程求解模块、常微分方程和微分代数方程分方程等。其中经典偏微分方程分为拉普拉斯方程、泊松方程、热微分方程组包括系数型偏微分方程、一般形式偏微分方程、波偏微分方程。本文的基于物理特性的流体静应力分析模型是应力关于导

【参考文献】：
期刊论文
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[3]集成电路互连引线电迁移的研究进展[J]. 吴丰顺,张金松,吴懿平,郑宗林,王磊,谯锴.  半导体技术. 2004(09)
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本文编号：3423787