本文關(guān)鍵詞：金薄膜加熱互連線的失效機(jī)理與試驗(yàn)分析研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著器件集成度和功率的不斷提高,微納薄膜加熱器在整個(gè)業(yè)界的運(yùn)用也越來越廣泛,目前以金屬薄膜材料運(yùn)用最多見,特別是在高集成度器件中,其尺寸已達(dá)到納米級。因此,線寬小、熱效應(yīng)顯著的金薄膜互連線的可靠性問題逐漸成為研究焦點(diǎn)。本文基于熱光器件中金薄膜加熱互連線的可靠性要求,采用理論、仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究了各因素對金薄膜加熱互連線壽命的影響規(guī)律,提出了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)策略。首先,針對薄膜互連線普遍存在的失效形式,結(jié)合熱光器件實(shí)用產(chǎn)品失效特征,確定了金薄膜加熱互連線失效模式;通過理論分析、模擬試驗(yàn)及測試,確定在本類產(chǎn)品中引起金薄膜加熱互連線的失效機(jī)理為電遷移。對電遷移失效機(jī)理進(jìn)行分析,建立了金薄膜加熱互連線的故障模型。其次,基于理論模型,運(yùn)用有限元仿真軟件對影響金薄膜加熱互連線壽命的溫度、電流以及形狀參數(shù)等因素進(jìn)行分析。建立有限元熱-電和熱-結(jié)構(gòu)耦合仿真模型,獲取相關(guān)參數(shù)如溫度、電流密度、溫度梯度以及應(yīng)力梯度等以求取原子質(zhì)量通量散度值。以散度值(與壽命成反比)為指標(biāo),設(shè)計(jì)了溫度、電流以及圓弧半徑為主的多因素正交試驗(yàn)。結(jié)果表明:金薄膜互連線的壽命受溫度的影響最顯著。最后,在理論和仿真的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)制備了金薄膜加熱互連線樣品,并進(jìn)行相關(guān)測量和試驗(yàn)系統(tǒng)的搭建。通過一系列摸底試驗(yàn)和正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):(1)失效主要發(fā)生在溫度梯度最大的圓弧區(qū)域;(2)互連線的壽命主要由穩(wěn)定階段的長度決定;(3)溫度對互連線的壽命影響最為顯著;對金薄膜加熱互連線失效規(guī)律的研究,揭示了各因素對金薄膜加熱互連線壽命的影響規(guī)律。為光電器件中金薄膜加熱器的可靠性分析與提高,提供了科學(xué)指導(dǎo)和理論支持,并為新一代光電器件發(fā)展和應(yīng)用推廣打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：金薄膜加熱互連線 電遷移 正交試驗(yàn) 有限元仿真
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN405.97
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-13
• 1.1 課題來源8
• 1.2 研究背景及意義8-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 本文研究內(nèi)容11-13
• 第2章 金薄膜加熱互連線的故障模型13-26
• 2.1 金薄膜加熱互連線的失效模式13-15
• 2.2 金薄膜加熱互連線的失效機(jī)理15-17
• 2.3 互連線的失效理論模型17-24
• 2.3.1 電遷移失效機(jī)理17-20
• 2.3.2 電遷移理論模型20-24
• 2.4 互連線的失效分析方法24-26
• 第3章 多物理耦合場仿真分析26-39
• 3.1 互連線的仿真模型26-29
• 3.1.1 互連線分析研究方案26-27
• 3.1.2 互連線有限元模型27-28
• 3.1.3 互連線的網(wǎng)格劃分28-29
• 3.2 多物理耦合場仿真分析29-35
• 3.2.1 熱-電耦合仿真29-32
• 3.2.2 熱-結(jié)構(gòu)耦合仿真32-35
• 3.3 原子質(zhì)量流分析35-39
• 3.3.1 正交仿真試驗(yàn)中的因素和水平35-36
• 3.3.2 互連線的仿真方案設(shè)計(jì)36-39
• 第4章 金薄膜加熱互連線的可靠性試驗(yàn)分析39-56
• 4.1 互連線的制作工藝39-43
• 4.1.1 互連線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)39-40
• 4.1.2 互連線樣品制作40-42
• 4.1.3 互連線樣品切割42-43
• 4.2 樣品的篩選與測量43-46
• 4.2.1 表面形貌觀測44-45
• 4.2.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)測量45-46
• 4.2.3 初始電阻測量46
• 4.3 互連線的試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)46-47
• 4.3.1 試驗(yàn)系統(tǒng)46
• 4.3.2 失效準(zhǔn)則46-47
• 4.3.3 試驗(yàn)應(yīng)力47
• 4.3.4 參數(shù)測量47
• 4.4 互連線實(shí)驗(yàn)方案47-56
• 4.4.1 摸底試驗(yàn)47-52
• 4.4.2 正交試驗(yàn)52-56
• 第5章 總結(jié)與展望56-58
• 5.1 全文總結(jié)56-57
• 5.2 展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 致謝61

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王顯厚;;全國首屆薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)討論會[J];儀器制造;1982年04期

2 電子部激光情報(bào)網(wǎng)真空薄膜技術(shù)調(diào)研組;;真空薄膜技術(shù)調(diào)研報(bào)告[J];激光與紅外;1987年07期

3 曾樂勇;;薄膜的納米世界[J];光機(jī)電信息;2008年12期

4 聞立時(shí);等離子體科學(xué)技術(shù)應(yīng)用專題系列介紹 第八講 氣體放電等離子體在薄膜技術(shù)上的應(yīng)用[J];物理;1987年03期

5 金原粲,王大春;薄膜制作技術(shù)的現(xiàn)狀[J];壓電與聲光;1989年01期

6 Yoshiaki Takeda;楊鎮(zhèn)夷;;厚膜與薄膜技術(shù)的進(jìn)展[J];光電子學(xué)技術(shù);1982年03期

7 賓連弟;;薄膜技術(shù)在發(fā)光材料上的應(yīng)用[J];真空電子技術(shù);1986年01期

8 ;微波功率管中的薄膜工藝[J];電子管技術(shù);1967年02期

9 錢大憨;賈嘉;陳柳煉;劉福浩;劉飛;張立瑤;葉柏松;李向陽;;光電器件薄膜附著力評價(jià)方法的研究進(jìn)展[J];紅外;2011年01期

10 薛文進(jìn) ,陳國平;平板顯示器中的薄膜技術(shù)[J];電子器件;1989年Z1期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郝蘭眾;李燕;劉云杰;鄧宏;;鐵電超晶格薄膜[A];第五屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集Ⅲ[C];2004年

2 范翊;李亞君;蔣大鵬;張立功;王子君;呂安德;;聚酞菁硅氧烷Langmuir-Blodgett薄膜的制備與特性研究[A];第二屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];1995年

3 熊玉卿;王多書;羅崇泰;馬勉軍;;多波長激光告警及防護(hù)薄膜技術(shù)[A];中國真空學(xué)會2006年學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2006年

4 楊樹本;徐玉江;;連續(xù)沉積硫化鋅薄膜技術(shù)及設(shè)備的研制[A];2005'全國真空冶金與表面工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

5 林藝敏;江紹基;;薄膜技術(shù)在太陽能利用技術(shù)中的應(yīng)用[A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

6 ;TFC’07全國薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會會議日程[A];TFC'07全國薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2007年

7 楊傳仁;張繼華;婁非志;余為國;莫尚軍;張琴;陳宏偉;;薄膜無源集成技術(shù)及其應(yīng)用[A];TFC’09全國薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2009年

8 ;TFC’07全國薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會[A];TFC'07全國薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2007年

9 劉興悅;干蜀毅;陳長琦;朱武;;薄膜均勻性的研究分析[A];中國真空學(xué)會2008年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2008年

10 施衛(wèi);侯磊;;超聲熱解法制備SnO_2:F薄膜加熱管及其性能研究[A];第五屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集Ⅲ[C];2004年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 羅清岳;新一代單層透明薄膜技術(shù)[N];電子資訊時(shí)報(bào);2007年

2 深訊;亞太薄膜行業(yè)盛會將于深圳強(qiáng)勢亮相[N];中國包裝報(bào);2008年

3 劉芝;薄膜科技及其應(yīng)用[N];大眾科技報(bào);2000年

4 MEB 記者 石珊珊;光伏產(chǎn)業(yè)未來強(qiáng)勁 薄膜技術(shù)優(yōu)勢盡顯[N];機(jī)電商報(bào);2011年

5 記者 張麗娜;薄膜太陽能低成本競爭優(yōu)勢不再[N];消費(fèi)日報(bào);2010年

6 ;鍍金屬薄膜緊逼鋁箔地位[N];中國包裝報(bào);2005年

7 陳曉平;薄膜技術(shù)的“推手”[N];21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道;2008年

8 本報(bào)記者 嚴(yán)凱;后“雙反”時(shí)代：薄膜技術(shù)是趨勢[N];經(jīng)濟(jì)觀察報(bào);2012年

9 佳文;綠色經(jīng)濟(jì)加速阻隔包裝業(yè)發(fā)展與變革[N];中國食品報(bào);2009年

10 編譯 康佳媛;“結(jié)構(gòu)型”日漸式微[N];中國紡織報(bào);2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 范艷華;鈦酸鍶鋇薄膜在金屬銅箔上的制備及其性能研究[D];中國海洋大學(xué);2009年

2 黃桂芳;無機(jī)表面薄膜力學(xué)及耐蝕性能研究[D];湖南大學(xué);2005年

3 王玫;β-SiC薄膜的低溫沉積及特性研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2002年

4 龐曉露;氧化鉻薄膜的生長機(jī)理及力學(xué)性能表征[D];北京科技大學(xué);2008年

5 王永倉;雙高摻雜錳氧化物薄膜的特性研究及薄膜生長的數(shù)值模擬[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

6 鐘志成;鉭鈮酸鉀薄膜制備工藝優(yōu)化及非線性光學(xué)性能研究[D];華中科技大學(xué);2009年

7 趙磊;脈沖激光沉積納米氧化鈦薄膜及其光催化性能的研究[D];吉林大學(xué);2008年

8 曲文超;非晶Al-Mg-B超硬薄膜材料制備與性能研究[D];大連理工大學(xué);2012年

9 高道江;鉬酸鹽、鎢酸鹽和鈦酸鹽薄膜的軟溶液工藝（SSP）制備技術(shù)及性能研究[D];四川大學(xué);2003年

10 曹江偉;超高密度磁記錄介質(zhì)用Fe-Pt薄膜的研究[D];蘭州大學(xué);2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫舒寧;Zn_3N_2薄膜的制備及光學(xué)特性研究[D];山東建筑大學(xué);2015年

2 蘇海霞;缺氧型氧化鈦薄膜及其壓敏電阻的電學(xué)性能研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

3 范洪遠(yuǎn);物理氣相沉積（PVD）制備石墨類薄膜[D];大連交通大學(xué);2015年

4 宋平元;離子液體輔助沉積Cu_2ZnSnS_4薄膜[D];蘇州大學(xué);2015年

5 顧磊;MoS_2-C復(fù)合潤滑薄膜的制備及摩擦學(xué)性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

6 乜龍威;磁控濺射TiN薄膜疏油疏水性能研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

7 謝曉康;BST薄膜的制備及性能研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

8 趙家慧;柴油機(jī)活塞表面瞬態(tài)溫度測試用薄膜傳感器的研究[D];大連交通大學(xué);2015年

9 陳皓帆;Cu/CuNi薄膜熱電偶薄膜工藝優(yōu)化與靈敏度研究[D];上海理工大學(xué);2013年

10 鄒世鳳;Bi_2Te_3基薄膜熱電性質(zhì)與紅外性質(zhì)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：金薄膜加熱互連線的失效機(jī)理與試驗(yàn)分析研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：337715