摘要：本文是基于一种实现高可靠性IP设计的物理机理研究,首先探究了影响高可靠性IP设计的物理机理一方面来源于电迁移EM现象造成的“硬伤”,进而探讨了可用来衡量高可靠性IP的平均无故障时间MTTF的计算公式,并据此分析了对应芯片制程工艺演进的EM加剧效应。再者通过实验分析手段考察了影响高可靠性IP设计的噪声因素,界定其属于影响可靠性IP设计的“软伤”,从应对软噪声的角度提出了采用不同于常规的高电压(HV)设计方案,来实现改善高标准单元库IP设计的可靠性,进而提出一种实现高可靠性IP设计的可行方案,这一方案同时具有减小漏电流效果。

摘要：针对微焊点服役下的电迁移可靠性检测,设计制造了满足焊点在理想电迁移环境下的试验装置。结果表明:通过热分解法制备Ni-GNSs增强相,得到的Ni-GNSs增强Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu钎焊接头能有效抑制电迁移现象的发生。在电加载条件下,随电流密度升高,Ni-GNSs增强Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu接头阳极区界面金属间化合物(IMC)由起伏扇贝状转变为平坦厚大的板状,并出现了明显Cu 3Sn;阴极区界面IMC由锯齿状转变为薄条状,且有明显空洞裂纹。钎焊接头断裂位置从阴极界面IMC/钎缝的过渡区向阴极界面IMC迁移,断裂方式由韧性断裂向脆性断裂转变,剪切强度明显下降。

摘要：随着超大规模集成电路(VLSI)工艺的发展及低介电常数(k)材料的引入,芯片及测试结构对于水汽侵入的影响愈加敏感,从而对Cu互连可靠性测试的准确性提出了严峻的挑战。通过设计的实验验证了水汽侵入对Cu互连电迁移性能退化的影响。借助失效分析手段,深入研究和讨论了水汽侵入的潜在影响机制。实验分析表明,水汽侵入对Cu互连的影响主要集中在使Cu互连金属自身发生氧化或使Ta/TaN金属阻挡层发生氧化两方面。基于该研究结果,提出了防止水汽侵入影响的有效措施,其对于保障Cu互连可靠性测试及集成电路制造工艺可靠性评估的准确性具有参考作用。

摘要：电迁移技术可快速、高效获取核素迁移参数,在核素迁移研究领域具有广阔应用前景。传统电迁移方法利用电场驱动核素离子快速定向运移,通过土体精确切割、浓度定量测定及理论模型拟合可快速获取核素在土体中的扩散迁移参数,目前该技术在单一种态核素的迁移研究中已得到成功应用,但仍无法满足强吸附性核素的迁移实验研究需要。为此,本文对传统电迁移技术进行改进,设计了cm级流出法电迁移实验装置,并建立了相应的迁移模型与参数求解方法,开展了以88Sr为示踪剂、柯尔碱膨润土为介质载体的电迁移实验,验证了流出法在电迁移研究中的可行性,为后续钚等多种态、强吸附性核素的电迁移实验研究奠定了理论基础。

摘要：综合考虑多种电迁移驱动机制,基于ANSYS软件和FORTRAN程序提出电迁移失效算法,导出了电迁移灵敏度分析方程,并建立相应的数值算法.在此基础上考虑设计变量为激活能、初始自扩散系数和材料力学性能参数等对金属互连焊球进行电迁移灵敏度分析,同时基于三维有限元分析的全因子试验设计法对CSP封装结构的电迁移寿命进行仿真预测.

摘要：分析了0.3×10~4A/cm^2恒定电流密度和四种不同加载时间(0,48,144和240 h)电迁移条件对6.5μm厚镀锡层表面锡须生长行为的影响,以及不同电流密度对阴极裂纹宽度的影响.结果表明,电迁移加速了镀层表面锡须的形成与生长,随着电迁移时间的延长,锡须长度不断增加.此外,电迁移导致在阴极首先出现了圆形空洞,随后在两极均形成了圆形空洞,并且在阴极处还发现有微裂纹存在,随着电流密度增加,阴极裂纹宽度也随之增加,电流密度为0.5×10~4A/cm^2时,平均最大裂纹宽度约为9.2μm.

摘要：针对无铅互连电迁移失效这一高密度封装时面临的重要课题进行了研究.采用四探针法分别监测了电流密度为1.5×104A/cm2和2.2×104A/cm2时Sn3.5Ag0.5Cu互连凸点上电压的变化,发现电流密度为2.2×104A/cm2时凸点的平均电阻变化率超过电迁移失效的临界值10%,分析了其微观结构的扫描电镜照片,所提出的发生电迁移失效的电流密度值为凸点设计提供十分有用的数据.对无铅互连凸点的电迁移失效过程和四探针测量法的测量误差进行了分析,提出了采用四凸点结构提高测量精度的改进措施.

摘要：随着集成电路制造工艺进入到纳米时代,日益严重的电路老化给多处理器片上系统(MPSo C)可靠度带来严峻挑战.针对在性能异构MPSo C中,已有的可靠度优化方法没有考虑处理器之间的可靠度差异的问题,提出一种减小处理器可靠度差异的任务调度算法.该算法结合电迁移效应下单个处理器的平均无故障时间模型分析了制约单个处理器可靠度的因素,得出性能异构MPSo C中处理器可靠度差异模型;基于此差异模型,提出一种交叉分配任务调度算法——cross,减小了处理器间可靠度差异,达到整体优化可靠度的目的.实验结果表明,与已有的均衡受压任务调度算法相比,cross任务调度算法下异构MPSo C中处理器的平均无故障时间变异系数降低了3.71%.

摘要：铜互连的电迁移可靠性与晶粒结构、几何结构、制造工艺以及介质材料等因素有着密切的关系。分别试制了末端有一定延伸的互连线冗余结构设计的样品,以及无冗余结构的互连线样品,并对样品进行了失效加速测试。测试结果显示,采用冗余结构设计的互连线失效时间更长,具有更好的抗电迁移可靠性。对冗余结构的失效模式进行了讨论,并结合互连线的制造工艺,指出采用冗余结构设计的互连线可以在有效改善互连线的电迁移特性,而且不会引入其他影响可靠性的因素,是一种有效提高铜互连电迁移可靠性的方法。

摘要：随着电子封装发展趋于微型化,由倒装芯片封装的电迁移失效而引起的可靠性问题日益严重。运用ANSYS软件建立了倒装芯片三维封装模型,仿真计算得到电-热-力多物理场耦合下互连结构的温度分布、电流密度分布、焦耳热分布和应力分布,深入研究了焊球材料和铜布线结构及铜布线尺寸对电迁移失效的影响,结果表明优化后的电流密度缩小了4倍,电迁移失效寿命提高了8.4倍。