2010 Fiscal Year Annual Research Report
量子論に基づく実践的配線寿命予測シミュレータの開発
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21360158
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
坪井 秀行 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20375182)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮本 明 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (50093076)
高羽 洋充 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80302769)
遠藤 明 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90344704)
畠山 望 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50312666)
鈴木 愛 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教 (40463781)
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| Keywords | エレクトロマイグレーション / 超高速化量子分子動力学法 / 電子wind force / 配線寿命予測 / 実物モデル化 |
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| Research Abstract |
半導体配線材料のエレクトロマイグレーション(EM)現象を電子・原子レベルで扱うため申請者らが予備的に開発してきた電子wind forceの効果を考慮するアルゴリズムは,(1)超高速化量子分子動力学シミュレータを用いて配線材料の電子密度空間分布を算出,(2)電気伝導シミュレータに展開し電子流分布を計算,(3)得られた電子流分布に従って原子に作用するクーロン力を調節する,という流れになる.本年度は,前年度までに精密化・定量化を進めた電子wind force効果による原子移動アルゴリズムを用いて,下記2項目を検討した:
(1)半導体配線材料大規模におけるEM現象ダイナミクスの電子レベル解明:これまでの結果を受け,配線材料の大規模モデルにおけるEM現象ダイナミクスを超高速化量子分子動力学シミュレータで解明する.そのために,初年度に改良を進めた自動化超高速化量子分子動力学シミュレータの改良をさらに進め動作検証を深めるとともに,電界強度,温度による電子流分布変化を超高速化量子分子動力学シミュレータに組込むことに成功した.本シミュレータにより得られる原子拡散・空孔拡散のダイナミクスから,原子の移動経路・エネルギー変化が解析できるので,原子の移動確率をアレニウスの式によって算出することが可能となった.
(2)新規配線材料寿命予測シミュレータの開発:予備開発済みの実スケール配線EMシミュレータにおける原子移動確率に電子・原子レベルで得られる情報を採用することで,定量的な配線材料寿命予測を可能とする量子論に基づく新規シミュレータについて,プロトタイプの開発に成功した.また,配線材料の実スケールモデリングなどを可能とするソフトウェア類の開発も進めた.
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