Mikä on stressin migraatioilmiö?

Stressin migraatio (SM)on yleinen luotettavuushäiriöilmiö integroiduissa piireissä. Se viittaa ilmiöön, jossa atomien migraatio, paikalliset ontelot tai halkeamat syntyvät jännityspitoisuuksien (kuten epäsopimattomien lämpölaajenemiskertoimien) vuoksi valmistuksen tai kapseloinnin jälkeen, mikä lopulta johtaa johtavan reitin murtumiseen tai epänormaaliin vastuksen kasvuun.

Varsinaisessa havainnoissa joissakin metallilangoissa voidaan havaita onteloiden muodostumista ilman sähkövirtaa, ja joissakin metallilangoissa on havaittavissa onteloiden muodostumista tai jopa täydellistä irtoamista. Tämä ilmiö on jännitysmigraatio, jonka uskotaan olevan seurausta itse metallin jännityksen vapautumisesta.

0040-31980 KAASULAATIO EC WXZ

Syyt ja fyysiset mekanismit

Stressin migraatio on mekaanisen rasituksen aiheuttama diffuusioprosessi. Mekaaninen jännitys syntyy integroitujen piirien valmistusprosessin korkean lämpötilan prosessivaiheista{1}}. Metalli- ja eristyskerrosten välisten erilaisten lämpölaajenemiskertoimien vuoksi nämä korkean lämpötilan prosessit aiheuttavat suurempia jännityksiä metallikerrokseen (alumiini tai kupari).

Erityisesti kuparilla on paljon suurempi lämpölaajenemiskerroin (noin 17 ppm/aste) kuin matalan k-aineen tai piidioksidin (noin 0,5 ppm/aste) lämpölaajenemiskerroin. Lämpötilan muutosten aikana kupari "venyy" enemmän, mikä aiheuttaa voimakkaita mekaanisia rasituksia ympäröivään väliaineeseen. Samaan aikaan kupari synnyttää "sisäänrakennettua jännitystä" laskeuman ja jäähdytyksen aikana, ja ajan myötä kupariatomit siirtyvät korkean-rasitusvyöhykkeiltä matalan-rasitusvyöhykkeille stressin ohjaamia vyöhykkeitä varten "purkautuakseen", mikä johtaa atomien tyhjiintymiseen korkeaan-vyöhykkeisiin ja lopulta rasitusvyöhykkeisiin.