EM的理论基础

1 EM定义

      电迁移(Electro-Migration)是指在外加电场下,电子和金属原子之间的动量转移导致材料的运动。这种动量传递导致金属原子(比如Cu原子)从其原始位置移位,如图7-1。这种效应随着导线中电流密度的增加而增加,并且在更高的温度下,动量传递变得更加严重。因此,在先进技术节点设计中,随着器件电流更高、导线更窄以及芯片温度不断升高,互连的可靠性及其可能因EM 引起的退化将是一个严重的问题。Ffield:由金属导体中的电场强度引起,Fwind:由电子和金属离子之间的动量转移产生,如果Fwind这个力超过铜原子的激活能,材料就开始向电子流的方向迁移【1】【2】。

1.2 EM违例后果

      随着时间的推移,金属离子从EM 的转移会导致导线变窄或形成小丘(凸起)。导线变窄会导致性能下降,或者在某些极端情况下会导致导线断开(open),导线中的加宽和凸起会导致相邻导线短路(short),如图7-2。特别是如果它们以较新的技术节点的最小间距布线时【1】【2】。

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