Cu Sn Cu互連微凸點電遷移仿真研究

張瀟睿

摘要：隨著微電子領(lǐng)域朝著微型化的不斷前進，產(chǎn)品封裝密度越來越高，微焊點的尺寸和間距也日益減小，電遷移現(xiàn)象更加頻繁的出現(xiàn)。本文針對一種CuSnCu結(jié)構(gòu)互連微凸點，基于ANSYS軟件，研究了不同Sn層高度以及結(jié)構(gòu)對稱性變化對凸點內(nèi)部電流密度分布的影響，得到了電流密度在不同結(jié)構(gòu)下的分布規(guī)律，為實際電遷移實驗研究提供了理論參考。

關(guān)鍵詞：微凸點;電遷移;電流密度;仿真

中圖分類號：TN403

Simulation of micro bump electromigration in CuSnCu interconnects

Zhang Xiaorui

Aviation Engineering College，Civil Aviation Flight University of ChinaSichuanGuanghan618307

Abstract：With the miniaturization of the microelectronic products，packaging density is getting higher and higher，and the size and spacing of micro solder joints are also decreasing，electromigration occurs more frequently.This paper focuses on a CuSnCu micro solder joints，the effects of different Sn layer thickness and structural symmetry on the current density distribution inside the bump are studied by using ANSYS.The distribution of current density in different structures was obtained，and it provides a theoretical reference for the experimental study of electromigration.

Key words：Micro solder joints;Electromigration;Current density;Simulation

微電子產(chǎn)品的微型化發(fā)展帶來了更高的封裝密度，微凸點尺寸和間距的減小造成高電流密度的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致微凸點中出現(xiàn)電遷移現(xiàn)象。電遷移發(fā)生后，微凸點內(nèi)部會出現(xiàn)相應(yīng)的組織、結(jié)構(gòu)演變，給相關(guān)產(chǎn)品帶來了嚴(yán)重的可靠性問題[13]。

電遷移的主要影響因素包括：電流密度、溫度、凸點下金屬層以及凸點材料等[4]。電遷移會造成在凸點或互連線內(nèi)部陰極附近產(chǎn)生空洞、裂縫，在陽極附近由于金屬粒子堆積而形成晶須。同時，陰極和陽極的金屬間化合物會隨著時間逐漸粗化生長，且陽極的金屬間化合物更厚。郝虎[5]等人對結(jié)構(gòu)為Cu/Sn58Bi/Cu的焊點進行了電遷移實驗，實驗結(jié)果顯示出來了一種異常極化效應(yīng)。HAO HSU[6]等人對無鉛凸點的研究就發(fā)現(xiàn)凸點高度越低，凸點中背應(yīng)力梯度越大，對電遷移的抑制作用越明顯。黃明亮[7]等人對Ni/Sn3.0Ag0.5Cu/Cu結(jié)構(gòu)的焊點進行了研究，發(fā)現(xiàn)電流方向?qū)u基板的消耗起著決定性的作用。本文利用ANSYS軟件，研究了不同凸點結(jié)構(gòu)對電流密度分布的影響。