Air-gap銅互連結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力分析.pdf

1、隨著特征尺寸的不斷縮小，VLSI芯片的性能日益受到互連線RC延遲的制約。為了降低RC延遲，IBM提出了一種Air-gap銅互連結(jié)構(gòu)，用介電常數(shù)最低的絕緣介質(zhì)——空氣隙，作為互連介質(zhì)層。研究表明，Air-gap銅互連結(jié)構(gòu)不僅能顯著減少互連線電容，而且能夠改善互連線的漏電流和時間依賴的介質(zhì)擊穿（TDDB）特性。 熱應(yīng)力是影響銅互連結(jié)構(gòu)可靠性的一個重要方面?；ミB線上的熱應(yīng)力過大，容易產(chǎn)生薄膜附著或粘黏缺陷，造成空洞和應(yīng)力遷移?？紤]到A

2、ir-gap銅互連結(jié)構(gòu)工藝比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，對該結(jié)構(gòu)進行熱應(yīng)力分析就成為了不可或缺的重要研究內(nèi)容。 本文描述一種對Air-gap銅互連結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力進行有限元分析的方法。首先根據(jù)Hitachi公司的實驗結(jié)果建立了不同互連線間距下Air-gap銅互連結(jié)構(gòu)的有限元模型；然后，根據(jù)Hitachi Air-gap銅互連結(jié)構(gòu)的工藝流程，分析了Air-gap銅互連結(jié)構(gòu)在工藝過程中的熱應(yīng)力和形變，并且對比了不同互連線間距的Air-gap銅

3、互連結(jié)構(gòu)以及傳統(tǒng)的實填充銅互連結(jié)構(gòu)，在熱應(yīng)力和形變方面的差異；最后，根據(jù)熱應(yīng)力分析結(jié)果，我們預(yù)測了Air-gap銅互連結(jié)構(gòu)在工藝結(jié)束后可能出現(xiàn)的缺陷和可靠性問題。 考慮到焦耳熱對Air-gap銅互連結(jié)構(gòu)可靠性的潛在影響，本文分析了在不同電流密度和熱邊界條件下，Air-gap銅互連結(jié)構(gòu)溫度場和熱應(yīng)力的分布；對比了同一Air-gap銅互連結(jié)構(gòu)在不同溫度下，互連線以及airgap周圍熱應(yīng)力的差異，以及同一溫度下，互連結(jié)構(gòu)的幾何特征對銅