隨著集成電路進(jìn)入納米級(jí)工藝,金屬互連線上的電遷移問題逐漸成為了制約集成電路發(fā)展的最主要因素�，F(xiàn)有的集成電路電遷移可靠性分析算法一般基于Black經(jīng)驗(yàn)公式或Korhonen物理模型。但是由于集成電路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及電遷移現(xiàn)象影響因素的多樣性,現(xiàn)有算法很難同時(shí)考慮到溫度、冗余應(yīng)力、互連線結(jié)構(gòu)等因素。這導(dǎo)致現(xiàn)有算法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際的電遷移失效時(shí)間相比均過于保守,精確度還有很大的提升空間。另外,集成電路規(guī)模巨大,這也使得算法的時(shí)間花銷難以控制。針對(duì)現(xiàn)有方法存在的問題,本論文對(duì)集成電路中電遷移現(xiàn)象最為顯著的供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析研究。將供電網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)——多段互連金屬線作為基礎(chǔ)研究對(duì)象,分析導(dǎo)致其產(chǎn)生電遷移現(xiàn)象的原因。以Korhonen物理模型為基礎(chǔ),文中提出了一種基于積分變換的瞬態(tài)應(yīng)力分析方法。此方法計(jì)算得到的多段互連線實(shí)時(shí)應(yīng)力分布,考慮到了預(yù)先存在的殘余應(yīng)力作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過與有限元分析軟件COMSOL比較以驗(yàn)證本積分變換方法的準(zhǔn)確性。然后,本論文將此積分變換算法拓展到了全芯片供電網(wǎng)絡(luò)上。通過設(shè)計(jì)供電網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng),對(duì)全芯片供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電遷移失效分析。以電遷移引起的供電網(wǎng)絡(luò)最大電壓降是否超過閾值作... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

微處理器晶體管數(shù)目與摩爾定律關(guān)系圖（來源：維基百科）

為了應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的電遷移問題，力求在芯片的仿真設(shè)計(jì)階段得到相對(duì)精確而高效的芯片平均失效時(shí)間，本論文提出了一種針對(duì)由電遷移引起的集成電路失效時(shí)間的仿真分析算法，并針對(duì)電遷移現(xiàn)象最為嚴(yán)重的供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析研究，通過建模的手段，運(yùn)用所提算法，計(jì)算其失效時(shí)間。本論文主要針對(duì)以下幾點(diǎn)進(jìn)行研究：1) 以 Korhonen 物理模型為基礎(chǔ)，使用積分變換的方法對(duì) Korhonen 模型進(jìn)行求解，將二階偏微分方程轉(zhuǎn)換為常微分方程，計(jì)算得到積分變換之后的解，之后使用逆積分變換的方法，以此得到一維互連導(dǎo)線上的瞬態(tài)應(yīng)力分布。2) 提取供電網(wǎng)絡(luò)物理模型參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行建模。將供電網(wǎng)絡(luò)中的導(dǎo)線簡化為一維互連線的概念，對(duì)其使用積分變換的方法求解電遷移應(yīng)力變化。3) 設(shè)計(jì)供電網(wǎng)絡(luò)電遷移失效仿真算法，計(jì)算供電網(wǎng)絡(luò)的平均失效時(shí)間。考慮殘余應(yīng)力以及電遷移過程中供電網(wǎng)絡(luò)的電阻變化情況，將供電網(wǎng)絡(luò)建模為時(shí)變電阻網(wǎng)絡(luò)，通過供電網(wǎng)絡(luò)中最大電壓降是否超過閾值為判定條件，計(jì)算供電網(wǎng)絡(luò)的失效時(shí)間。研究內(nèi)容層次模型如圖 1-2 所示

第 2 章 電遷移失效原理與分析模型介紹第2章 電遷移失效原理與模型介紹首先介紹了電遷移的失效原理以及大馬士革工藝。然后從已有出發(fā)，分別介紹了兩種主流的電遷移分析模型。遷移基本原理移(Electromigration)現(xiàn)象是指通電導(dǎo)線中金屬原子在電流的不生動(dòng)量交換從而發(fā)生位移的現(xiàn)象。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]集成電路的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J]. 栗晶晶,張智容.  電子制作. 2015(01)
[2]集成電路片內(nèi)銅互連技術(shù)的發(fā)展[J]. 陳智濤,李瑞偉.  微電子學(xué). 2001(04)



本文編號(hào)：3239486