2000 Fiscal Year Annual Research Report
電子パッケージ薄膜配線の高密度電流による断線寿命および断線箇所の新規予測手法構築
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11555024
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
笹川 和彦 弘前大学, 理工学部, 助教授 (50250676)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神谷 庄司 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00204628)
坂 真澄 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20158918)
宮田 寛 弘前大学, 理工学部, 教授 (80312479)
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| Keywords | 電子パッケージ / 金属薄膜配線 / エレクトロマイグレーション / 断線予測 / 数値シミュレーション / 支配パラメータ / 多結晶配線 / バンブー配線 |
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| Research Abstract |
本年度は最終年度であり,昨年度の研究成果を踏まえ以下の項目の研究を実施した。
1.バンブー配線における断線予測法の構築(研究項目(IV))昨年度実施の研究項目(III)「バンブー配線の断線過程の調査」で明らかにしたバンブー配線の断線過程を,エレクトロマイグレーション損傷の支配パラメータを用いて数値的にシミュレートする手法を確立した。ここでは,多結晶配線の場合と同様に予測対象の配線を要素分割し,各要素で計算した同パラメータ値に基づいて各要素の厚さを減少させることにより断線過程をシミュレートした。また厚さの変化に応じて要素の電気伝導率,熱伝導率を変化させた数値解析を行うことによりボイドの成長に伴う配線の電流および温度分布の変化を考慮した。以上のシミュレーション手法に基づき,バンブー配線における寿命および断線箇所の予測法を構築した。
2.バンブー配線断線予測法の実験検証(研究項目(V)) 昨年度実施の研究項目(II)「多結晶配線断線予測法の実験検証」にならい,電流・温度が二次元分布を呈する折れ曲がるバンブー配線を想定した数値シミュレーションを行い,寿命および断線箇所の予測を行った。一方で,シミュレーションと同様の配線形状,使用環境の破断実験を行った。実験に先立って直線形状配線を用いた加速試験を行い,エレクトロマイグレーション損傷支配パラメータの計算に必要な薄膜物性に関する諸量を決定した。また,電界放出型走査電子顕微鏡のECCモードによる観察から使用する配線の結晶粒組織がバンブー構造であることを予め確認した。寿命および断線箇所に関する予測と実験結果の比較を行い両者とも良好に一致することを示し,本予測法の実験検証を行った。
以上,2年継続により計画した研究項目を全て実施し,本研究課題の目的を達成した。
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[Publications] K.Sasagawa (M.Hasegawa,M.Saka and H.Abe): "Electromigration Damage in Bamboo Line"Proc.of an Int.Conf.of Mechanics for Development of Science and Technology. Vol.II. 847-852 (2000)
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[Publications] 笹川和彦(長谷川昌孝,八木学,坂真澄、阿部博之): "表面に保護膜を有する多結晶配線におけるエレクトロマイグレーション損傷支配パラメータ"日本機械学会2000年度年次大会講演論文集(II). No.00-1. 25-26 (2000)
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[Publications] K.Sasagawa (K.Naito,M.Hasegawa,M.Saka and H.Abe): "Prediction of Bamboo Line Failure by Using a Governing Parameter of Electromigration Damage"Proc.of Int.Workshop on Sensing and Evaluation of Materials System. 25-32 (2000)
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[Publications] 笹川和彦(坂真澄,阿部博之): "エレクトロマイグレーション損傷支配パラメータを用いたLSI配線の断線予測"第1回マイクロマテリアルシンポジウム講演論文集. 46-49 (2000)
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[Publications] 笹川和彦(長谷川昌孝,坂真澄,阿部博之): "エレクトロマイグレーション損傷支配パラメータを用いた表面に保護膜を有する多結晶配線の断線予測法"日本機械学会第13回計算力学講演会講演論文集. No.00-17. 679-680 (2000)
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[Publications] S.Kamiya (A.Inoue,M.Saka and H.Abe): "A New Method of Quantitative Evaluation for the Adhesive Toughness of Thin Films and Substrates"Proc.of the 3rd Int.Conf.and Poster Exhibition-MicroMat 2000. 377-380 (2000)
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[Publications] H.Tkahashi (S.Kamiya,M.Saka and H.Abe): "Fracture Toughness of the Interface between CVD Diamond Film and Silicon Substrate in the Relation with Methane Concentration in the Source Gas Mixture"Proc.of 11th European Conference on Diamond, Diamond-like Materials, Carbon Nanotubes, Nitrides and Silicon Carbide. 15.7.05 (2000)
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[Publications] S.Kamiya (T.Yamauchi and Abe): "Three-dimensional Simulation of Crack Extension in Brittle Polycrystalline Materials"Engineering Fracture Mechanics. 66. 573-586 (2000)
