【摘 要】
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近年来,电迁移(EM,Electromigration)是大规模集成电路可靠性的主要研究方向。集成电路的微小型化使得通过金属互连线的电流密度急剧上升,电迁移现象带来的失效问题日益严重,
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近年来,电迁移(EM,Electromigration)是大规模集成电路可靠性的主要研究方向。集成电路的微小型化使得通过金属互连线的电流密度急剧上升,电迁移现象带来的失效问题日益严重,其可靠性分析也备受关注。理论上对实际复杂互连线进行快速EM故障和使用寿命解析分析是可靠性评估的重要方法。现有的EM可靠性解析化模型主要针对单根金属线恒定温度情形下的电迁移分析,本文提出一种新的电迁移可靠性解析化建模方法,通过计算多分支互连树和直线型互连树的应力演化过程,进而利用临界应力值估算互连树故障时间。该方法基于Korhonen方程,结合边界阻塞条件和端口处应力连续性条件,转换到拉普拉斯域上求解,使用互补误差函数及一组辅助基函数通过逆拉普拉斯变换得到最终的解析模型。本文还提出了时间变换计算方法,将解析模型中的扩散系数按时间区域划分成有限小片段,通过时间变换计算互连树在时变温度情形下的动态应力演化过程。进一步,本文将提出的通项解析模型与COMSOL数值仿真结果对比,验证解析模型的有效性。研究还发现,利用提出的解析解的一次级数项进行近似,其误差低于2%,从而可以有效提升计算效率。此外,本文还将新的解析模型与麻省理工大学开发的XSim工具以及最近的特征函数方法进行比较,数值结果显示本文提出的解析模型与已有方法相比,在具有较高精度的同时还具有更快的收敛速度。
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