隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,集成電路中內(nèi)連導(dǎo)線的失效問題引起廣泛關(guān)注。本文基于材料微結(jié)構(gòu)演化動(dòng)力學(xué)的基本框架,建立了應(yīng)力誘發(fā)下內(nèi)連導(dǎo)線中晶內(nèi)及沿晶微裂紋演化的有限單元法,進(jìn)行了相應(yīng)的有限元仿真。主要內(nèi)容和結(jié)論如下:基于界面遷移和表面擴(kuò)散的經(jīng)典理論和弱解描述,建立了銅內(nèi)連導(dǎo)線中二維晶內(nèi)及沿晶微裂紋的演化模型,推導(dǎo)了應(yīng)力誘發(fā)界面遷移機(jī)制下微結(jié)構(gòu)演化的有限元控制方程,編制了相應(yīng)的有限元程序,并驗(yàn)證了數(shù)值方法的穩(wěn)定性和可靠性。數(shù)值模擬了雙向等值拉應(yīng)力下晶內(nèi)及沿晶微裂紋在應(yīng)力誘發(fā)界面遷移下的形貌演化過程,系統(tǒng)研究了微裂紋所受應(yīng)力、線寬、初始形態(tài)比和化學(xué)勢(shì)差對(duì)微裂紋演化分叉過程的影響。研究結(jié)果表明:晶內(nèi)及沿晶微裂紋都存在裂腔擴(kuò)展和收縮兩種演化分叉趨勢(shì);且存在演化分叉的臨界應(yīng)力、臨界線寬及臨界形態(tài)比。應(yīng)力越大,線寬越小,形態(tài)比越大,晶內(nèi)及沿晶微裂紋越易發(fā)生擴(kuò)展,且裂腔面積增大速度越快;反之,微裂紋越易發(fā)生收縮,且裂腔面積減小速度越快。此外,沿晶微裂紋更易沿晶界擴(kuò)展,且當(dāng)線寬、形態(tài)比、應(yīng)力較大時(shí),晶界的影響更顯著�；诮缑孢w移和表面擴(kuò)散的經(jīng)典理論,建立有限單元法,對(duì)應(yīng)力誘發(fā)兩種機(jī)制共同作用下銅內(nèi)連導(dǎo)線中... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

銅材料內(nèi)連導(dǎo)線示意圖

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文現(xiàn)象。該現(xiàn)象較早便為人們所認(rèn)識(shí)并研究。普通塊狀金屬中，電），難以產(chǎn)生電遷移現(xiàn)象。但是對(duì)于金屬內(nèi)連導(dǎo)線，由于其截面積很2，溫度較低時(shí)便可引發(fā)電遷移現(xiàn)象[1]。如圖 1.2 所示，當(dāng)導(dǎo)線內(nèi)部在靜電場作用下從陰極向陽極運(yùn)動(dòng)。高速運(yùn)動(dòng)的電子流沖擊金屬原到猛烈的電子沖擊作用力作用，稱為電子風(fēng)力[13]。與此同時(shí)，失去荷，受到靜電場力的作用。在兩者的綜合作用下，金屬原子將隨影了電遷移現(xiàn)象。

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文點(diǎn)或六節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)實(shí)體單元（如圖 2.5(a)和(b)），可更好地適應(yīng)不規(guī)則邊界的模型。該單元可用作平面單元（平面應(yīng)力、平面應(yīng)變或廣義平面應(yīng)變）及軸對(duì)稱單元。雖然八節(jié)點(diǎn)四邊形單元比六節(jié)點(diǎn)三角形單元計(jì)算精度好，但是三角形單元適應(yīng)性好，能更好地適應(yīng)較復(fù)雜的裂紋表面，有利于程序計(jì)算收斂，故本文采取圖 2.5(b)所示的二維六節(jié)點(diǎn)三角形單元。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[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]內(nèi)連導(dǎo)線線寬對(duì)沿晶微裂紋演化的影響[J]. 杜杰鋒,黃佩珍.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(04)
[3]應(yīng)力梯度下晶內(nèi)微裂紋演化的有限元模擬[J]. 程強(qiáng),黃佩珍.  系統(tǒng)仿真技術(shù). 2016(04)
[4]表面擴(kuò)散下銅內(nèi)沿晶微裂紋演化的數(shù)值模擬[J]. 杜杰鋒,黃佩珍.  系統(tǒng)仿真技術(shù). 2015(04)
[5]集成電路中Ta擴(kuò)散阻擋層對(duì)銅布線電遷移性能的影響[J]. 鄭光鋒,付建華,李永堂,杜詩文,蔣立文.  金屬熱處理. 2013(01)
[6]集成電路微互連結(jié)構(gòu)中的熱遷移[J]. 張金松,吳懿平,王永國,陶媛.  物理學(xué)報(bào). 2010(06)
[7]鋁銅互連線電遷移失效的研究[J]. 陳軍,毛昌輝.  稀有金屬. 2009(04)
[8]Cu互連應(yīng)力遷移溫度特性研究[J]. 吳振宇,楊銀堂,柴常春,李躍進(jìn),汪家友,劉靜.  物理學(xué)報(bào). 2009(04)
[9]銅互連電遷移失效的研究與進(jìn)展[J]. 劉彬,劉靜,吳振宇,汪家友,楊銀堂.  微納電子技術(shù). 2007(04)
[10]小特征尺寸材料結(jié)構(gòu)的演化[J]. Z.Suo,李海軍,郭萬林.  力學(xué)進(jìn)展. 2002(01)

博士論文
[1]電遷移引致薄膜導(dǎo)線力電失效的研究[D]. 趙智軍.清華大學(xué) 1996

碩士論文
[1]薄膜導(dǎo)線中損傷缺陷的形貌演化及愈合機(jī)理的相場法研究[D]. 孔濤.上海交通大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3047309