Air-gap銅互連結構的熱應力分析.pdf

1、隨著特征尺寸的不斷縮小，VLSI芯片的性能日益受到互連線RC延遲的制約。為了降低RC延遲，IBM提出了一種Air-gap銅互連結構，用介電常數(shù)最低的絕緣介質——空氣隙，作為互連介質層。研究表明，Air-gap銅互連結構不僅能顯著減少互連線電容，而且能夠改善互連線的漏電流和時間依賴的介質擊穿（TDDB）特性。 熱應力是影響銅互連結構可靠性的一個重要方面?；ミB線上的熱應力過大，容易產(chǎn)生薄膜附著或粘黏缺陷，造成空洞和應力遷移?？紤]到A

2、ir-gap銅互連結構工藝比較復雜，結構不夠穩(wěn)定，對該結構進行熱應力分析就成為了不可或缺的重要研究內容。 本文描述一種對Air-gap銅互連結構的熱應力進行有限元分析的方法。首先根據(jù)Hitachi公司的實驗結果建立了不同互連線間距下Air-gap銅互連結構的有限元模型；然后，根據(jù)Hitachi Air-gap銅互連結構的工藝流程，分析了Air-gap銅互連結構在工藝過程中的熱應力和形變，并且對比了不同互連線間距的Air-gap銅

3、互連結構以及傳統(tǒng)的實填充銅互連結構，在熱應力和形變方面的差異；最后，根據(jù)熱應力分析結果，我們預測了Air-gap銅互連結構在工藝結束后可能出現(xiàn)的缺陷和可靠性問題。 考慮到焦耳熱對Air-gap銅互連結構可靠性的潛在影響，本文分析了在不同電流密度和熱邊界條件下，Air-gap銅互連結構溫度場和熱應力的分布；對比了同一Air-gap銅互連結構在不同溫度下，互連線以及airgap周圍熱應力的差異，以及同一溫度下，互連結構的幾何特征對銅