2006 Fiscal Year Annual Research Report
配線損傷の高精度予測に立脚した電子デバイス長寿命化のための回路設計指針の新規策定
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17360045
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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) |
坂 真澄 東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (20158918)
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| Keywords | エレクトロマイグレーション / 半導体集積回路 / 長寿命化 / 微細化 / 高密度実装 / 電子パッケージ / 金属薄膜配線 / 数値シミュレーション |
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| Research Abstract |
平成18年度は次に示す3項目の研究を実施し,保護膜の材料・厚さの観点から指針の策定を図った。
1.配線材料と保護膜材料・厚さの組み合わせ配線の損傷予測
配線材料としてのAlとTiNにおけるエレクトロマイグレーション(EM)損傷の検討を行ったところ,TiNの配線はAl配線に対して極めてEM損傷が生じにくいことがわかった。そこで本項目では,TiN層を下層に有するAl積層配線を対象とし,かつビア接続を模擬した構造の配線を扱うこととした。さらに,配線の表面をTEOSとポリイミドの保護膜材料の各々で被覆した配線構造を想定した。既に得られているEM特性定数を用いて,EM損傷に対するしきい電流密度の数値シミュレーション予測を実施することにより,Al/TiN積層配線に対する保護膜材料の組み合わせ毎に,寿命と密接に関連したしきい電流密度の評価を行った。一方,想定した配線構造の試験片を作製し,加速通電実験を実施した。実験後の観察より,通電によるEM損傷を確認することができた。現在,導入した損傷の定量化に基づいて各組み合わせのEM特性定数の導出を図っている。
2.実験による予測結果の検証
研究項目1で想定した組み合わせ配線の作製を行い,通電実験を実施した。ビア接続を模擬した配線構造を対象としたため,通電実験によるEM損傷しきい電流密度の評価を図った。通電が長時間に亘るため現在も実験を継続中である。
3.組合せ配線構造体の機械的特性評価
研究項目1で作製した組み合わせ配線を対象に,微小表面材料特性評価装置を用いたナノ・インデンテーション試験を実施した。これによりTEOSとポリイミドの保護膜各々で表面近傍の弾性率の評価を行い,TEOSの弾性率はポリイミドに比較して4.5倍ほど大きいことがわかった。また,押し込み量の大きな試験を実施することにより,保護膜-配線間の付着強度について検討を行った。
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