電子パッケージ信頼性確保のための集積回路配線における短絡故障予測法の開発

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電子パッケージの高集積化に伴い、微細金属薄膜配線におけるエレクトロマイグレーション(EM)損傷が問題となっている。EMはボイドおよびヒロックを配線に形成し,ボイド,ヒロックの成長は配線の断線および短絡故障をそれぞれ引き起こす。本研究は,表面に保護膜を有する配線の短絡故障予測法の開発を目的とする。本年度は最終年度として下記の項目について研究を実施し本研究の目的を達成した。短絡故障予測法の実験検証短絡故障は,配線上の絶縁物の破壊を伴ったヒロックの成長,結合により生じる。短絡故障過程の数値シミュレーション手法の開発にあたっては,絶縁物の破壊時点を短絡故障と定義した。絶縁膜で被覆された多結晶配線における絶縁物破壊の数値シミュレーション手法をEM損傷の支配パラメータを用いて開発した。この手法は,配線内部応力分布の経時変化をシミュレートすることでヒロック形成による絶縁物破壊に至るまでの時間および破壊箇所を予測することにより,短絡故障強度の評価を行うものである。さらに本シミュレーション手法をボイドの形成・成長による断線過程のシミュレーションにまで拡張し,絶縁膜で被覆された多結晶配線の断線故障に対する強度評価法についても開発を行った。厚さの異なる絶縁膜を表面に有するアルミ多結晶配線を対象として,配線が断線に至るまで通電実験を行った。絶縁物破壊に達するまでの時間と断線時間および断線箇所に関する実験結果を本法に基づいた評価結果と比較したところ,絶縁物破壊に達するまでの時間および配線寿命さらに断線箇所のいずれにおいても良好な一致を示し,本強度評価法の有効性を検証した。