Untersuchung und Modellierung der Elektromigrationsschädigung in miniaturisierten Aluminiumleiterbahnen:
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| Language: | German |
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Stuttgart
Max-Planck-Inst. für Metallforschung
1995
Stuttgart Inst. für Metallkunde |
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| Series: | Max-Planck-Institut für Metallforschung <Stuttgart>: Bericht
2 |
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INHALT
1.
EINLEITUNG
1
2.
LITERATURUEBERSICHT
4
2.1
ELEKTROTRANSPORT
-
EIN
KURZER
UEBERBLICK
4
2.2
SCHAEDIGUNG
MINIATURISIERTER
LEITERBAHNEN
DURCH
ELEKTROMIGRATION
8
2.2.1
DIE
FLUSSGLEICHUNGEN
8
2.2.2
FLUSSDIVERGENZEN
10
2.2.3
VERSUCHSMETHODEN
13
2.2.4
LEBENSDAUERVERSUCHE
14
2.2.4.1
STATISTISCHER
HINTERGRUND
15
2.2.4.2
DIE
BLACKSCHE
GLEICHUNG
17
2.2.5
EINFLUESSE
AUF
DIE
LEBENSDAUER
VON
LEITERBAHNEN
19
2.2.5.1
MECHANISCHE
SPANNUNGEN
19
2.2.5.2
KOMSTRUKTUR
23
2.2.5.3
TEXTUR
30
2.2.5.4
LEGIERUNGSZUSAETZE
32
2.2.6
DIE
DIFFUSIONSMODELLE
35
2.2.7
MORPHOLOGIE
DER
SCHAEDIGUNG
DURCH
ELEKTROMIGRATION
37
2.3
ZUSAMMENFASSUNG
DER
LITERATUR
UND
ZIEL
DER
ARBEIT
40
3.
EXPERIMENTELLE
METHODIK
43
3.1
PROBENMATERIAL
43
3.1.1
HERSTELLUNG
43
3.1.2
SCHICHTEIGENSCHAFTEN
45
3.2
TESTSTRUKTUREN
47
3.3
ELEKTROMIGRATIONSVERSUCHE
48
3.3.1
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
48
3.3.2
VERSUCHSAUSWERTUNG
50
3.4
SCHAEDIGUNGSANALYSE
51
3.4.1
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPISCHE
SCHAEDIGUNGSANALYSE
52
3.4.2
UNTERBROCHENE
VERSUCHE
52
3.4.3
FOCUSED-ION-BEAM
UNTERSUCHUNGEN
53
3.4.4
TRANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOPISCHE
UNTERSUCHUNGEN
53
3.5
FEHLERBETRACHTUNG
54
3.5.1
LEBENSDAUERBESTIMMUNG
54
3.5.2
STROMDICHTE
55
3.5.3
TEMPERATUR
56
3.5.4
QUANTITATIVE
SCHAEDIGUNGSANALYSE
57
4.
ERGEBNISSE
58
4.1
KORNGROESSENVERTEILUNG
58
4.2
ELEKTROMIGRATIONSVERSUCHE
62
4.2.1
ABHAENGIGKEIT
DER
LEBENSDAUER
VON
DER
STROMDICHTE
62
4.2.2
ABHAENGIGKEIT
DER
LEBENSDAUER
VON
DER
LEITERBAHNBREITE
63
4.3
SCHAEDIGUNGSMORPHOLOGIE
66
4.3.1
SCHAEDIGUNG
IN
DEN
"LASER
REFLOW"-LEITERBAHNEN
(AL
LR)
66
4.3.2
SCHAEDIGUNG
IN
DEN
"STANDARD"-LEITERBAHNEN
(AL
STD)
70
4.3.3
SCHAEDIGUNG
IN
DEN
SAUERSTOFF-IMPLANTIERTEN
LEITERBAHNEN
(AL
OII)
75
4.3.4
SCHAEDIGUNG
IN
DEN
ALCU-LEITERBAHNEN
77
4.3.5
SCHAEDIGUNG
IN
DEN
ALSICU-LEITERBAHNEN
78
4.4
QUANTITATIVE
SCHAEDIGUNGSANALYSE
79
4.4.1
PORENZAHL
79
4.4.2
PORENFORM
UND
-GROSSE
81
4.4.3
ABSTAND
ZWISCHEN
POREN
UND
HUEGELN
86
4.5
UNTERBROCHENE
VERSUCHE
89
4.6
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ERGEBNISSE
102
5.
MODELLIERUNG
DES
SCHAEDIGUNGSVERLAUFS
105
5.1
DAS
ANALYTISCHE
MODELL
106
5.1.1
STROMDICHTEVERTEILUNG
UM
EINE
RUNDE
PORE
106
5.1.2
BEWEGUNG
DER
PORENOBERFLAECHE
106
5.1.3
GESCHWINDIGKEIT
DER
PORENWANDERUNG
108
5.2
DIE
NUMERISCHE
SIMULATION
109
5.2.1
DIE
METHODE
DER
FINITEN
ELEMENTE
110
5.2.2
BEWERTUNG
DER
ERGEBNISSE
DER
FINITEN
ELEMENT
RECHNUNGEN
.
117
5.2.3
DIE
METHODE
DER
FINITEN
DIFFERENZEN
118
5.3
ERGEBNISSE
DER SIMULATION
123
5.3.1
FORMAENDERUNG
VON
POREN
BEI
VOLUMENKONSTANZ
123
5.3.2
FORMAENDERUNG
VON
"WACHSENDEN"
POREN
126
5.3.3
FORMAENDERUNG
MIT
ANISOTROPER
OBEIFLAECHENDIFFUSIVITAET
131
5.4
ZUSAMMENFASSUNG
139
6.
MODELLIERUNG
UND
DISKUSSION
DER
ERGEBNISSE
140
6.1
SCHAEDIGUNGSMECHANISMEN
141
6.1.1
POLYKRISTALLINE
LEITERBAHNEN
141
6.1.1.1
DER
ABSTAND
ZWISCHEN
POREN
UND
HUEGELN
142
6.1.1.2
DIE
PORENZAHL
148
6.1.2
SCHAEDIGUNG
VON
LEITERBAHNEN
MIT
BAMBUSSTRUKTUR
153
6.1.2.1
KEIMBILDUNG
VON
POREN
153
6.1.2.2
VERSAGEN
VON
LEITERBAHNEN
MIT
BAMBUSSTRUKTUR
155
6.1.2.3
PORENWANDERUNG
161
6.2
EIN
SCHAEDIGUNGSMECHANISMUS-GESTUETZTES
LEBENSDAUERMODELL
162
6.2.1
DIE
LEBENSDAUER
POLYKRISTALLINER
LEITERBAHNEN
162
6.2.2
DIE
LEBENSDAUER
VON
LEITERBAHNEN
MIT
BAMBUSSTRUKTUR
171
6.2.2.1
KEIMBILDUNG
VON
PORE
DURCH
GRENZFLAECHENDIFFUSION
172
6.2.2.2
PORENWACHSTUM
DURCH
GRENZFLAECHENDIFFUSION
175
6.2.3
EINFLUSS
DER
FORMAENDERUNG
UND
PORENWANDERUNG
AUF
DIE
LEBENSDAUER
179
6.3
DAS
ELEKTROMIGRATIONS-SCHAEDIGUNGS-DIAGRAMM
(ESD)
180
6.4
TECHNOLOGISCHE
BEDEUTUNG
UND
AUSBLICK
185
6.4.1
MOEGLICHKEITEN
DER
LEGIERUNGSENTWICKLUNG
185
6.4.2
UEBERTRAGBARKEIT
DER
ERGEBNISSE
AUF
PASSIVIERTE
BAHNEN
188
6.4.3
EXTRAPOLATION
DER
LEBENSDAUERDATEN
ZU
EINSATZBEDINGUNGEN
190
6.4.4
MINIATURISIERUNG
192
7.
ZUSAMMENFASSUNG
193
ANHANG
198
A.
FEHLERBETRACHTUNG
FUER
DIE
NUMERISCHEN
VERFAHREN
198
B.
MESSERGEBNISSE
200
LITERATUR
203 |
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