Кинетика электромиграционного массопереноса в интерфейсных элементах микро- и наноэлектроники в зависимости от прочности тонкопленочных соединений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе проведено усовершенствование и расширение области применения предложенной ранее авторами теоретической модели, которая описывает взаимосвязь прочностных и электромиграционных (диффузионных) свойств интерфейсов, образованных соединенными материалами. В рамках развитой модели установлено линейное соотношение между величинами работы обратимого разделения интерфейса Wa и энергии активации электромиграции HEM в интерфейсе. Выполнены оценки и проведено сравнение коэффициентов полученного соотношения с данными экспериментов по исследованию электромиграции в медном проводнике, покрытом защитным диэлектриком. Используя также развитую ранее авторами модель, которая описывает зависимость величины Wa от концентраций неравновесных решеточных дефектов, имеющихся в объемах соединенных материалов, предсказан и исследован ряд эффектов, обусловленных влиянием такого рода дефектов на процессы, вызванные электромиграцией. В работе показано, что путем введения в объемы соединенных материалов неравновесных решеточных дефектов в виде атомарных примесей внедрения или замещения можно эффективно влиять на характеристики электромиграционной неустойчивости формы межслойной границы. Для примесей внедрения выполнены количественные аналитические оценки концентрации примесей, необходимой для значительного изменения (как увеличения, так и уменьшения) характерного времени нарастания неустойчивости формы изначально плоского интерфейса.

Об авторах

Т. М. Махвиладзе

Физико-технологический институт им. К. А. Валиева РАН НИЦ “Курчатовский институт"

Автор, ответственный за переписку.
Email: tarielmakh@mail.ru
Россия, Москва

М. Е. Сарычев

Физико-технологический институт им. К. А. Валиева РАН НИЦ “Курчатовский институт"

Email: sarych@yandex.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Валиев К.А., Гольдштейн Р.В., Житников Ю.В., Махвиладзе Т.М., Сарычев М.Е. Теория и моделирование нано- и микропроцессов разрушения тонкопленочных проводников и долговечность металлизации интегральных микросхем. Часть 1. Общая теория переноса вакансий, генерации механических напряжений и зарождения микрополостей при электромиграции. Деградация и разрушение многоуровневой металлизации // Микроэлектроника. 2009. Т. 38. № 6. С. 404—427.
  2. Tio Castro D., Hoofman R.J.O., Michelon J., Gravesteijn D.J. Void growth modeling upоn electromigration stressing in narrow copper lines // J. Appl. Phys. 2007. V. l. No. 102. P. 123515.
  3. Tu K.N. Recent advances on electromigration in very-large-scalt-integration of interconnects. J. Appl. Phys. 2003. V. 94. No. 9. P. 5451—5473.
  4. Lane M.W., Liniger E.G., Lloyd J.R. Relationship between interfacial adhesion and electromigration in Cu metallization // J. Appl. Phys. 2003. V. 93. No. 3. P. 1417—1421.
  5. Lloyd J.R., E.G., C.-K., R. Electromigration and adhesion // . 2005. V. 5. No. 1. Р. 113—118.
  6. Махвиладзе Т.М., Сарычев М.Е. Влияние точечных дефектов на скорость электромиграции по границе соединенных материалов // Микроэлектроника. 2020. Т. 49. № 6. С. 450—458. doi: 10.31857/S0544126920050051.
  7. Махвиладзе Т.М., Сарычев М.Е. Влияние решеточных дефектов на электромиграционную неустойчивость границы соединенных проводящих материалов // Микроэлектроника. 2022. Т. 51. № 6. С. 443—451.
  8. Гольдштейн Р.В., Махвиладзе Т.М., Сарычев М.Е. Влияние примесей на работу отрыва по границе соединенных материалов // Поверхность. 2009. № 12. С. 73—78.
  9. Махвиладзе Т.М., Сарычев М.Е. Неустойчивость границ проводящих слоев элементов интегральных схем под действием электрического тока и механических напряжений // Физ. мезомеханика. 2022. Т. 25. № 1. С. 26—34. doi: 10.55652/1683-805X_2022_25_1_26.
  10. Займан Дж. Принципы теории твердого тела. М.: Физматлит, 1988. 416 с.
  11. Bernasconi R., Magagnin L. Ruthenium as diffusion barrier layer in electronic interconnects // J. Electrochem. Soc. 2019. V. 166. No. 1. P. D3219—D3225.
  12. Махвиладзе Т.М., Сарычев М.Е. Влияние точечных дефектов на возникновение электромиграции в проводнике с примесью // Микроэлектроника. 2021. Т. 50. № 5. C. 376—383.
  13. Гольдштейн Р.В., Махвиладзе Т.М., Сарычев М.Е. Моделирование кинетики адсорбции решеточных дефектов границей соединенных материалов // Поверхность. 2011. № 8. С. 5—11.
  14. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. и др. Физические величины: Справочник / Под ред. И.С. Григорьева и Е.З. Мелихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. 825 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024