VLSI金屬互連線電遷移噪聲檢測敏感性的逾滲模擬

摘 要:在電遷移物理機(jī)制的基礎(chǔ)上結(jié)合逾滲理論，建立了一種金屬互連線電遷移的逾滲模型。基于該模型，采用蒙特卡羅方法模擬了超大規(guī)模集成電路(VLSI)金屬互連線電遷移過程中電阻和低頻噪聲參數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的電阻測量方法相比，低頻噪聲表征方法對電遷移損傷更敏感，檢測的效率更高。該研究結(jié)果為低頻噪聲表征VLSI金屬互連線電遷移損傷的檢測方法提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞:電遷移; LF噪聲; 逾滲模擬; 敏感性

中圖分類號:TN47 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)14-0186-04

Characterize Electromigration of VLSI Metal Interconnects

LI Yu-bo1， MA Zhong-fa2， ZHANG Peng2

(1. Airforce Engineering University， Xi’an 710051， China; 2. Xidian University， Xi’an 710071， China)

Abstract: A percolation model for electromigration of metal interconnects was built on the basis of electromigration physical mechanism and percolation theory. Based on the model， the evolutions of resistance and low-frequency noise paramaters during electromigation of VLSI metal interconnects were simulated with Monte Carlo method. The results show that the low-frequency noise characterization method is more sensitive and more efficient in comparison with the traditional method of resistance measurement for electromigration damage. A theory basis is provided for the detecting method to characterize the electromigration damage of VLSI interconnects by low-frequency noise.

Keywords: electromigration; LF noise; percolation simulation; sensitivity

0 引 言

互連線電遷移是VLSI電路最重要的失效機(jī)理之一[1]，隨著VLSI技術(shù)的不斷發(fā)展，電路集成度不斷提高，特征尺寸不斷減小，流過互連線橫截面的電流密度急劇增大，使得電遷移失效問題更為突出。為了可靠性工程的應(yīng)用，新型的VLSI互連線電遷移損傷的表征技術(shù)就變得越來越重要了[1]。

以往研究主要是通過壽命試驗[2]或者是電阻測量[3]來表征電遷移。已經(jīng)通過實驗證實了互連線中空洞的形狀、大小與電阻變化的關(guān)系[3]，并發(fā)展出了多種測量金屬互連線電遷移早期電阻變化的技術(shù)[3]。其中最先進(jìn)的就是高分辨率電阻測量(HRRM)方法[4]。這種方法可以在較短時間內(nèi)獲取關(guān)于互連線電遷移的信息，并對互連線中期失效時間(MTF)做出預(yù)測。但由于HRRM方法測試條件苛刻，設(shè)備復(fù)雜，要求精度高，因此妨礙了它的廣泛應(yīng)用。而且這種方法具有破壞性，不能用于內(nèi)建可靠性的SPC工藝控制過程中。

研究發(fā)現(xiàn)，互連線初始電阻低頻噪聲幅度與其壽命存在反比關(guān)系[5-6]。……