Учет пористости материала в модели временного пробоя диэлектрика в системе металлизации интегральных схем
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-4-242-247
Аннотация
В работе выполнено имитационное моделирование процессов диффузии ионов меди в low-k диэлектрик между двумя близлежащими медными линиями. Получено, что увеличение времени диффузии иона в материале с пористостью 30 %, радиусом пор 1 нм (для входных параметров, указанных в статье) за счет увеличения диффузионного пути можно оценить в 16 %. При этом совместный учет эффекта увеличения электрического поля на краях пор и уменьшения энергии активации диффузии приводит к уменьшению времени до пробоя на 26 % относительно плотного материала.
Об авторах
А. А. Орлов
АО «НИИ молекулярной электроники»;
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Россия
Россия
ул. Акад. Валиева, д. 6, стр. 1, Москва, Зеленоград, 124460;
Институтский пер., д. 9, Долгопрудный, Московская обл., 141707
Орлов Андрей Алексеевич — младший научный сотрудник
Е. А. Ганыкина
АО «НИИ молекулярной электроники»;
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Россия
Россия
ул. Акад. Валиева, д. 6, стр. 1, Москва, Зеленоград, 124460;
Институтский пер., д. 9, Долгопрудный, Московская обл., 141707
Ганыкина Екатерина Андреевна — научный сотрудник
А. А. Резванов
АО «НИИ молекулярной электроники»;
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Россия
Россия
ул. Акад. Валиева, д. 6, стр. 1, Москва, Зеленоград, 124460;
Институтский пер., д. 9, Долгопрудный, Московская обл., 141707
Резванов Аскар Анварович — канд. физ.-мат. наук, начальник лаборатории
Список литературы
1. International technology roadmap for semiconductors (ITRSTM) interconnect. 2020 Edition. https://irds.ieee.org/editions/2020
2. Maex K., Shamiryan D., Iacopi F., Brongersma S.H., Baklanov M.R., Yanovitskaya Z.S. Low dielectric constant materials for microelectronics. Journal of Applied Physics. 2003; 93(11): 8793—8841. https://doi.org/10.1063/1.1567460
3. Lloyd J.R., Murray C.E., Ponoth S., Cohen S., Liniger E. The effect of Cu diffusion on the TDDB behavior in a low-k interlevel dielectrics. Microelectronics Reliability. 2006; 46(9-11): 1643—1647. https://doi.org/ 10.1016/j.microrel.2006.08.003
4. Патент (РФ) № 2486632 С2, МПК H01L 21/768. Валеев А.С., Красников Г.Я., Гвоздев В.А. Способ изготовления усовершенствованной многоуровневой медной металлизации с применением диэлектриков с очень низкой диэлектрической постоянной (ultra low-k). Заявл.: 20.07.2011; опубл.: 27.06.2013. https://yandex.ru/patents/doc/RU2486632C2_20130627
5. Huang X., Sukharev V., Qi Z., Kim T., Tan S.X.-D. Physics-based full-chip TDDB assessment for BEOL interconnects. In: Proc. of the 53rd Annual Design Automation Conf. (DAC’16). 5 June 2016; 45: 1—6. https://doi.org/10.1145/2897937.2898062
6. Peng S., Zhou H., Kim T., Chen H.-B., Tan S. Physics-based compact TDDB models for low-k beol copper interconnects with time-varying voltage stressing. IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems. 2018; 26(2): 239—248. https://doi.org/1010.1109/TVLSI.2017.2764880
7. Groove A.S. Physics and technology of semiconductor devices. NY, USA: Wiley & Sons Inc.; 1991. 388 p.
8. Hwang S.-S., Jung S.-Y., Joo Y.-C. The electric field dependence of Cu migration induced dielectric failure in interlayer dielectric for integrated circuits. Journal of Applied Physics. 2007; 101(7): 074501. https://doi.org/10.1063/1.2714668
9. Achanta R.S., Gill W.N., Plawsky J.L. Predicting the lifetime of copper/barrier/dielectric systems: Insights for designing better barriers for reducing copper ion drift/diffusion into the dielectric. Journal of Applied Physics. 2009; 106(7): 074906. https://doi.org/10.1063/1.3238517
10. Shacham-Diamand Y., Dedhia A., Hoffstetter D., Oldham W.G. Copper transport in thermal SiO2. Journal of the Electrochemical Society. 1993; 140(8): 2427—2432. https://doi.org/10.1149/1.2220837
11. Kuo Y.-L., Lee H.-H., Lee C., Lin J.-C., Shue S.L., Liang M.-S., Daniels B.J. Diffusion of copper in titanium zirconium nitride thin films. Electrochemical and Solid-State Letters. 2004; 7(3): С35—С37. https://doi.org/10.1149/1.1644355
Рецензия
Для цитирования:
Орлов А.А., Ганыкина Е.А., Резванов А.А. Учет пористости материала в модели временного пробоя диэлектрика в системе металлизации интегральных схем. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2021;24(4):242-247. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-4-242-247
For citation:
Orlov A.A., Ganykina E.A., Rezvanov A.A. Accounting of the porosity of the material in the simulation of the time-dependent dielectric breakdown in the metallization system of integrated circuits. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2021;24(4):242-247. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-4-242-247
Просмотров:
392
Послать статью по эл. почте 