JP4148911B2 - エレクトロマイグレーション評価装置およびそれを用いた半導体装置の配線信頼性評価方法 - Google Patents
エレクトロマイグレーション評価装置およびそれを用いた半導体装置の配線信頼性評価方法 Download PDFInfo
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Description
MTF=A×J−n×exp(Ea/KT)
ここで、A:配線固有の係数、J:電流密度[A/cm2]、n:電流密度依存性を示す係数、Ea:活性化エネルギー[eV]、K:ボルツマン定数(8.616×105eV/K)、T:絶対温度[K]である。
J×L=B
ここで、J:電流密度、L:Critical Length、B:定数である。
また、配線においても配線の周囲に大きな配線があったり、これに直接つながっていたりすると、そこへの放熱が大きくなり、配線内のジュール発熱が不均一になりやすく、また配線の長さが短い場合も配線内のジュール発熱が不均一になりやすい
(参考例)
4端子抵抗測定を行なうために、配線20の始点と終点が、電流印加パッド1組5,5と電圧測定パッド1組4,4に接続されている。この配線20は、上層配線1とビア2と下層配線3とビア2を1構成単位とし、これが複数個繰り返して直列に接続された構成となっている。
その後、銅配線では200〜400℃雰囲気のオーブン中で、評価装置内のビア2に対して10MA/cm2以下のストレス電流を印加する。ストレス電流に関しては、上記の電流以上印加して、ジュール発熱を起こさせてオーブン温度を補うようにしてもよい。
同時にもしく順番に、15個以上の評価装置での寿命を測定し、その結果を正規対数分布関数もしくはワイブル分布関数に当てはめて、その傾向から0.1%不良の寿命を予測する。
その後、Blackの式を用いて、LSI最大動作保証条件での温度、電流とストレス温度、ストレス電流から加速係数を求める。0.1%不良の寿命と加速係数との積がLSIの配線の寿命となる。
(実施例1)
2: ビア
3: 下層配線
4: 電流印加パッド
5: 電圧測定パッド
10: 配線折り返し部
11、15、16: 電流印加用配線
Claims (13)
- 下層配線とビアと上層配線とビアを電気的に直列に接続したパターンを複数個電気的に直列に接続し、これを、折り返し部分を設けて複数列に並ぶように構成し、
前記複数列に並べられたパターンの周囲に、1周以上もしくは1列分以上の長さを有する、ジュール熱を発生させて当該装置を周囲から加熱するための配線がさらに設けられたエレクトロマイグレーション評価装置。 - 前記下層配線及び上層配線の1個当りの長さは、20μm以上1000μm以下であることを特徴とする、請求項1に記載のエレクトロマイグレーション評価装置。
- 前記下層配線及び上層配線の幅は、0.05μm以上10μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のエレクトロマイグレーション評価装置。
- 前記下層配線及び上層配線の膜厚は、0.1μm以上1μm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のエレクトロマイグレーション評価装置。
- 両端のビアに挟まれた前記折り返し部分の長さは、20μm以上である請求項1または2に記載のエレクトロマイグレーション評価装置。
- 前記下層配線及び上層配線はアルミ配線によって構成されており、前記ビアはタングステンプラグによって構成されている請求項1に記載のエレクトロマイグレーション評価装置。
- 前記下層配線及び上層配線は銅配線によって構成されており、前記ビアは銅で形成されている請求項1に記載のエレクトロマイグレーション評価装置。
- 請求項1から7のいずれか1項に記載のエレクトロマイグレーション評価装置を用いた、半導体装置の配線信頼性評価方法。
- ビアを含む試験配線を電流と電流によるジュール発熱による自己発熱で加速的に劣化させて評価するエレクトロマイグレーション信頼性評価方法において、
下層配線とビアと上層配線とビアを電気的に直列に接続したパターンを複数個電気的に直列に接続し、これを、折り返し部分を設けて複数列に並ぶように構成し、
前記複数列に並べられたパターンの周囲に、1周以上もしくは1列分以上の長さを有する、ジュール熱を発生させて当該装置を周囲から加熱するための配線がさらに設けられたエレクトロマイグレーション評価装置を用いて行なうことを特徴とする半導体装置の配線信頼性評価方法。 - 前記下層配線及び上層配線の1個当りの長さは、10μm以上であることを特徴とする、請求項9に記載の半導体装置の配線信頼性評価方法。
- 両端のビアに挟まれた前記折り返し部分の長さが20μm以上であるエレクトロマイグレーション評価装置を用いて行なう請求項9に記載の半導体装置の配線信頼性評価方法。
- 前記下層配線及び上層配線がアルミ配線によって構成されており、前記ビアがタングステンプラグによって構成されているエレクトロマイグレーション評価装置を用いて行なう請求項9に記載の半導体装置の配線信頼性評価方法。
- 前記下層配線及び上層配線が銅配線によって構成されており、前記ビアが銅で形成されているエレクトロマイグレーション評価装置を用いて行なう請求項9に記載の半導体装置の配線信頼性評価方法。
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