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電遷移效應

電遷移效應是金屬線在電流和溫度作用下產生的金屬遷移現象,它可能使金屬線斷裂,從而影響芯片的正常工作。為了避免電遷移效應,可以增加連線的寬度

電遷移效應 - 基本概念

電遷移是金屬線在電流和溫度作用下產生的金屬遷移現象,它可能使金屬線斷裂,從而影響芯片的正常工作。電遷移在高電流密度和高頻率變化的連線上比較容易產生,如電源、時鐘線等。為了避免電遷移效應,可以增加連線的寬度,以保證通過連線的電流密度小於一個確定的值。

 

•電子遷移現象(Electmigration, EM)
–一種因為電子流的撞擊使金屬原子產生移位的效應。
–原子移位後在原處產生空位(Vacancy),導致金屬連接線的斷線;也可能聚集而產生突丘(Hillock)與突鬚(Whisker)使金屬線問的短路。
•電子遷移之測試方法
–主要係採用定電流的加速方法,而以斷路或短路的發生為故障發生時間。
–生命期模型經驗公式:

MTTF=AJ-nexp Ea/kT

–電子遷移的故障機率分佈是符合Log-normal之分佈函數。
•應力遷移(Stress Migration)
–當線寬愈綑時,不同材料係數(如熱膨脹係數,彈性係數)產生的應力(Stress)會使金屬線形成空洞(Void)或原子積聚而產生斷路或短路的故障。

 

延伸閱讀:

IC元件與製程之可靠度分析

電遷移效應對銅導線可靠度之影響

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