Elektromigrasyon - Electromigration

Elektromigrasyon, bir telde hareket eden elektronlardan momentum transferinden kaynaklanır.

Elektromigrasyon , iletken elektronlar ile difüze metal atomları arasındaki momentum transferine bağlı olarak iyonların bir iletken içindeki kademeli hareketinin neden olduğu malzemenin taşınmasıdır . Etki, mikroelektronik ve ilgili yapılar gibi yüksek doğru akım yoğunluklarının kullanıldığı uygulamalarda önemlidir . Entegre devreler (IC'ler) gibi elektronikteki yapı boyutu azaldıkça, bu etkinin pratik önemi artar.

Tarih

Fransız bilim adamı Gerardin tarafından keşfedilen elektromigrasyon fenomeni 100 yılı aşkın süredir bilinmektedir. Konu ilk olarak, paketlenmiş IC'lerin ilk ortaya çıktığı 1960'ların sonlarında pratik ilgi alanı haline geldi. En eski ticari olarak temin edilebilen IC'ler, kaçak elektromigrasyondan sadece üç hafta sonra başarısız oldu ve bu da bu sorunu düzeltmek için büyük bir endüstri çabasına yol açtı. İnce filmlerde elektromigrasyonun ilk gözlemi I. Blech tarafından yapılmıştır. Bu alandaki araştırmaya, yeni başlayan yarı iletken endüstrisindeki bir dizi araştırmacı öncülük etti . En önemli mühendislik çalışmalarından biri , Black'in denkleminin adını aldığı Motorola'dan Jim Black tarafından gerçekleştirildi . O zamanlar, IC'lerdeki metal ara bağlantılar hala yaklaşık 10 mikrometre genişliğindeydi. Şu anda ara bağlantılar yalnızca yüzlerce ila onlarca nanometre genişliğindedir ve elektromigrasyon araştırmaları giderek daha önemli hale gelmektedir.

Elektromigrasyonun pratik uygulamaları

Silikon oksit substrat üzerinde bir nano-daralmanın (60 nm genişlik) taramalı elektron mikroskobu altında elektromigrasyonun en iyi görselleştirmesi.

Bakır ara bağlantıdaki elektromigrasyonun neden olduğu bir arızanın SEM görüntüsü . Pasivasyon ile kaldırıldı reaktif iyon dağlama ve hidroflorik asit

Elektromigrasyon, yongaların ( entegre devreler (IC'ler)) güvenilirliğini azaltır . Sonunda bağlantı kaybına veya bir devrenin arızalanmasına neden olabilir. Güvenilirlik uzay yolculuğu , askeri amaçlar , kilitlenmeyi önleyici fren sistemleri , Otomatik Harici Defibrilatörler gibi tıbbi ekipmanlar için kritik önem taşıdığından ve kişisel bilgisayarlar veya ev eğlence sistemleri için bile önemli olduğundan, çiplerin (IC'ler) güvenilirliği araştırma çabalarının ana odak noktasıdır. .

Gerçek koşullar altında test etmenin zorluğu nedeniyle, Black denklemi entegre devrelerin ömrünü tahmin etmek için kullanılır. Black denklemini kullanmak için , bileşen yüksek sıcaklıkta çalışma ömrü (HTOL) testine tabi tutulur. Bileşenin gerçek koşullar altında beklenen ömrü , test sırasında toplanan verilerden tahmin edilir.

Elektromigrasyon hasarı sonuçta etkilenen IC'nin başarısızlığıyla sonuçlansa da, ilk semptomlar aralıklı hatalardır ve teşhis edilmesi oldukça zordur. Bazı ara bağlantılar diğerlerinden önce başarısız olduğundan, devre görünüşte rastgele hatalar sergiler ve bu, diğer arıza mekanizmalarından ( elektrostatik boşalma hasarı gibi) ayırt edilemez . Bir laboratuar ortamında, elektromigrasyon arızası bir elektron mikroskobu ile kolayca görüntülenebilir, çünkü ara bağlantı erozyonu IC'nin metal katmanları üzerinde belirgin görsel işaretler bırakır.

Minyatürleştirme arttıkça, hem güç yoğunluğu hem de akım yoğunluğu arttığı için VLSI ve ULSI devrelerinde elektromigrasyondan kaynaklanan arıza olasılığı artar. Özellikle, enine kesit alanlarının telleri gibi çizgi genişlikleri zamanla azalmaya devam edecektir. Daha düşük besleme gerilimleri ve daralan kapı kapasitansları nedeniyle akımlar da azalır. Bununla birlikte, akım azalması artan frekanslarla kısıtlandığından, kesit alanlarındaki daha belirgin azalma (mevcut azalmaya kıyasla), IC'lerde artan akım yoğunluklarına yol açacaktır.

Gelişmiş yarı iletken üretim süreçlerinde bakır , tercih edilen ara bağlantı malzemesi olarak alüminyumun yerini almıştır . İmalat sürecinde daha kırılgan olmasına rağmen, üstün iletkenliği nedeniyle bakır tercih edilmektedir. Ayrıca, doğası gereği elektromigrasyona karşı daha az hassastır. Bununla birlikte, elektromigrasyon (EM), cihaz imalatında her zaman mevcut bir zorluk olmaya devam ediyor ve bu nedenle bakır ara bağlantıları için EM araştırması devam ediyor (nispeten yeni bir alan olsa da).

Modern tüketici elektroniği cihazlarında, IC'ler elektromigrasyon etkilerinden dolayı nadiren başarısız olur. Bunun nedeni, uygun yarı iletken tasarım uygulamalarının elektromigrasyonun etkilerini IC'nin düzenine dahil etmesidir. Neredeyse tüm IC tasarım evleri , transistör düzeni düzeyinde elektromigrasyon sorunlarını kontrol etmek ve düzeltmek için otomatik EDA araçları kullanır. Üreticinin belirlediği sıcaklık ve voltaj aralığında çalıştırıldığında, uygun şekilde tasarlanmış bir IC cihazının, gama ışını bombardımanından kaynaklanan kümülatif hasar gibi diğer (çevresel) nedenlerden başarısız olma olasılığı daha yüksektir .

Bununla birlikte, elektromigrasyondan kaynaklanan ürün arızaları vakaları belgelenmiştir. 1980'lerin sonlarında, Western Digital'in bir masaüstü diskleri, saha kullanımından 12–18 ay sonra yaygın ve öngörülebilir bir arıza yaşadı. Mühendisler, iade edilen bozuk birimlerin adli analizini kullanarak, üçüncü taraf bir tedarikçinin IC denetleyicisinde uygun olmayan tasarım kuralları belirlediler. Kötü bileşeni farklı bir tedarikçininkiyle değiştirerek WD, kusuru düzeltmeyi başardı, ancak daha önce şirketin itibarına önemli bir zarar gelmedi.

Zayıf üretim süreçlerinden kaynaklanan elektromigrasyon , 1980'lerde Commodore'un ev bilgisayarlarındaki IC arızalarının önemli bir nedeniydi . 1983 yılında, Commodore 64 bilgisayarı bir süre yaklaşık% 50 müşteri geri dönüş oranına sahipti.

Elektromigrasyon , kaynak kontak metalizasyonu (genellikle alüminyum) yoluyla yanal akımın aşırı yük koşulları sırasında kritik akım yoğunluklarına ulaşabildiği düşük voltajlı güç MOSFET'leri gibi bazı güç yarı iletken cihazlarında bozulmanın bir nedeni olabilir . Alüminyum tabakanın bozulması, durumdaki direncin artmasına neden olur ve sonunda tam bir arızaya yol açabilir.

Temel bilgiler

Metal ara bağlantıların malzeme özellikleri, kullanım ömrü üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Özellikler, ağırlıklı olarak metal alaşımının bileşimi ve iletkenin boyutlarıdır. İletkenin şekli, metaldeki tanelerin kristalografik oryantasyonu, katman biriktirme prosedürleri, ısıl işlem veya tavlama , pasifleştirmenin özellikleri ve diğer malzemelerle arayüz de ara bağlantıların dayanıklılığını etkiler. Zamana bağlı akımla da önemli farklılıklar vardır: doğru akım veya farklı alternatif akım dalga biçimleri farklı etkilere neden olur.

Elektrik alanındaki iyonlar üzerindeki kuvvetler

Bir iletkendeki iyonize atomları iki kuvvet etkiler : 1) Elektrik alanı ile aynı yönde olan elektrik alanın bir sonucu olarak doğrudan elektrostatik kuvvet F _e ve 2) Diğer yük taşıyıcılarla momentum değişiminden kaynaklanan kuvvet F _p , yük taşıyıcılarının akışına doğru, elektrik alanın ters yönündedir. Metalik iletkenlerde F _p'ye "elektron rüzgarı" veya " iyon rüzgarı " neden olur. ${\ displaystyle E}$

Elde edilen kuvvet F _res , elektrik alanında aktive olmuş bir iyon üzerine şöyle yazılabilir:

${\ displaystyle F_ {res} = F_ {e} -F_ {p} = q \ cdot (Z_ {e} -Z_ {p}) \ cdot E = q \ cdot Z ^ {*} \ cdot E = q \ cdot Z ^ {*} \ cdot j \ cdot \ rho}$

burada bir elektrik yükü iyonları, ve valansları sırasıyla elektrostatik ve rüzgar kuvvetine karşı gelen malzemenin sözde etkili değerlik akım yoğunluğu ve malzemenin direncine sahiptir. Elektromigrasyon, hareket eden bir elektronun momentumunun bir kısmı yakındaki aktif bir iyona aktarıldığında meydana gelir . Bu, iyonun orijinal konumundan hareket etmesine neden olur. Zamanla bu kuvvet, önemli sayıda atomu orijinal konumlarından uzağa savurur. İletken malzemede elektrik akışını engelleyen bir kırılma veya boşluk oluşabilir. Transistörleri ve entegre devrelerdeki diğer bileşenleri birbirine bağlayanlar gibi dar ara bağlantı iletkenlerinde, bu boşluk veya dahili arıza ( açık devre ) olarak bilinir . Elektromigrasyon ayrıca bir iletkenin atomlarının yığılmasına ve yakındaki diğer iletkenlere doğru sürüklenmesine neden olarak tepecik arızası veya bıyık arızası ( kısa devre ) olarak bilinen istenmeyen bir elektrik bağlantısı oluşturabilir . Bu durumların her ikisi de devrenin arızalanmasına neden olabilir. ${\ displaystyle q}$${\ displaystyle Z_ {e}}$${\ displaystyle Z_ {p}}$${\ displaystyle Z ^ {*}}$${\ displaystyle j}$${\ displaystyle \ rho}$

Başarısızlık mekanizmaları

Difüzyon mekanizmaları

Homojen bir kristal yapıda, metal iyonlarının muntazam kafes yapısı nedeniyle, iletim elektronları ile metal iyonları arasında neredeyse hiç momentum transferi yoktur. Bununla birlikte, bu simetri tane sınırlarında ve malzeme arayüzlerinde mevcut değildir ve bu nedenle burada momentum çok daha güçlü bir şekilde aktarılır. Bu bölgelerdeki metal iyonları normal bir kristal kafesten daha zayıf bağlandığından, elektron rüzgarı belirli bir güce ulaştığında atomlar tane sınırlarından ayrılır ve akım yönünde taşınır. Bu yön aynı zamanda tane sınırının kendisinden de etkilenir, çünkü atomlar tane sınırları boyunca hareket etme eğilimindedir.

Elektromigrasyonun neden olduğu difüzyon süreçleri tane sınırı difüzyonu, toplu difüzyon ve yüzey difüzyonu olarak ikiye ayrılabilir. Genel olarak, alüminyum tellerde tane sınırı difüzyonu ana elektromigrasyon işlemidir, oysa bakır ara bağlantılarında yüzey difüzyonu hakimdir.

Termal etkiler

Atomların mükemmel bir kafes yapısında düzenlendiği ideal bir iletkende, içinden geçen elektronlar çarpışma yaşamaz ve elektromigrasyon meydana gelmez. Gerçek iletkenler olarak, kafes yapısının ve konumları ile ilgili atomların rastgele termal titreşim kusurları atomu ile çarpmasıyla, elektronları neden dağılım (, bakınız, en az metallerde elektriksel direnç kaynağı, elektrik iletimini ). Normalde, nispeten düşük kütleli elektronların verdiği momentum miktarı atomların kalıcı olarak yer değiştirmesi için yeterli değildir. Bununla birlikte, yüksek güç durumlarında (modern VLSI mikroişlemcilerde artan akım çekişi ve azalan tel boyutları gibi ), eğer çok sayıda elektron atomları önemli hale getirmek için yeterli kuvvetle bombardıman ederse, bu, iletken, elektron saçılma miktarını artırarak ideal kafes konumlarından daha fazla titreşir . Yüksek akım yoğunluğu , iletkenin atomlarına saçılan elektron sayısını ve dolayısıyla bu atomların yer değiştirdiği hızı artırır.

Entegre devrelerde, elektromigrasyon doğrudan yarı iletkenlerde değil, üzerlerine bırakılan metal ara bağlantılarda meydana gelir (bkz. Yarı iletken cihaz imalatı ).

Elektromigrasyon, yüksek akım yoğunlukları ve iletkenin Joule ısınmasıyla şiddetlenir ( elektrik direncine bakın ) ve elektrik bileşenlerinin nihai olarak arızalanmasına neden olabilir. Akım yoğunluğunun lokalize artışı, mevcut kalabalık olarak bilinir .

Atom konsantrasyonu dengesi

Bazı ara bağlantı segmentleri boyunca atom konsantrasyonu gelişimini tanımlayan bir yönetim denklemi, geleneksel kütle dengesi (süreklilik) denklemidir.

${\ displaystyle {\ frac {\ kısmi N} {\ kısmi t}} + \ nabla \ cdot {\ vec {J}} = 0}$

burada bir koordinatlarla noktada atomu konsantrasyonu zaman anında ve bu konumda toplam atom akıdır. Toplam atomik akı , farklı atom göç kuvvetlerinin neden olduğu akıların bir kombinasyonudur. Ana kuvvetler, elektrik akımı ve sıcaklık, mekanik stres ve konsantrasyon gradyanları tarafından indüklenir . . ${\ displaystyle N ({\ vec {x}}, t)}$${\ displaystyle {\ vec {x}} = (x, y, z)}$${\ displaystyle t}$${\ displaystyle J}$${\ displaystyle J}$${\ displaystyle {\ vec {J}} = {\ vec {J}} _ {c} + {\ vec {J}} _ {T} + {\ vec {J}} _ {\ sigma} + {\ vec {J}} _ {N}}$

Yukarıda bahsedilen akıları tanımlamak için:

${\ displaystyle {\ vec {J}} _ {c} = {\ frac {NeZD \ rho} {kT}} {\ vec {j}}}$ . Burada bir elektron yükü, göç atomu etkin ücret, direnç atomu geçiş gerçekleşir iletkenin, yerel akım yoğunluğu olan Boltzmann sabiti , bir mutlak sıcaklık . zamana ve konuma bağlı atom yayılımıdır. ${\ displaystyle e}$${\ displaystyle eZ}$${\ displaystyle \ rho}$${\ displaystyle {\ vec {j}}}$${\ displaystyle k}$${\ displaystyle T}$${\ displaystyle D ({\ vec {x}}, t)}$

${\ displaystyle {\ vec {J}} _ {T} = - {\ frac {NDQ} {kT ^ {2}}} \ nabla T}$ . Termal difüzyon ısısını kullanıyoruz . ${\ displaystyle Q}$

${\ displaystyle {\ vec {J}} _ {\ sigma} = {\ frac {ND \ Omega} {kT}} \ nabla H}$ Burada atom hacmidir ve ilk atomik konsantrasyonu , bir hidrostatik gerilim ve ana stres bileşenleridir. ${\ displaystyle \ Omega = 1 / N_ {0}}$${\ displaystyle N_ {0}}$${\ displaystyle H = (\ sigma _ {11} + \ sigma _ {22} + \ sigma _ {33}) / 3}$${\ displaystyle \ sigma _ {11}, \ sigma _ {22}, \ sigma _ {33}}$

${\ displaystyle {\ vec {J}} _ {N} = - D \ nabla N}$ .

Atom difüzyonu için bir boşluk mekanizması varsayarsak , hidrostatik stresin bir fonksiyonu olarak ifade edebiliriz , burada metal atomlarının termal difüzyonunun etkili aktivasyon enerjisi . Boşluk konsantrasyonu, göç eden bir atom tarafından işgal edilebilecek boş kafes alanlarının mevcudiyetini temsil eder. ${\ displaystyle D}$${\ displaystyle D = D_ {0} \ exp \ sol ({\ frac {\ Omega H-E_ {A}} {kT}} \ sağ)}$${\ displaystyle E_ {A}}$

Elektromigrasyona duyarlı tasarım

Bir telin elektromigrasyon güvenilirliği (Siyah denklemi)

1960'ların sonunda JR Black , elektromigrasyonu dikkate alarak bir telin MTTF'sini (ortalama arıza süresi) tahmin etmek için deneysel bir model geliştirdi . O zamandan beri formül yarı iletken endüstrisinde popülerlik kazandı:

${\ displaystyle {\ text {MTTF}} = {\ frac {A} {J ^ {n}}} e ^ {\ frac {E _ {\ text {a}}} {kT}}.}$

Burada , ara bağlantı enine kesit alanına göre sabit olan akım yoğunluğudur olan aktivasyon enerjisi (örneğin, alüminyum tane sınır difüzyonu için 0.7 eV), bir Boltzmann sabiti , sıcaklıktır Kelvin ve bir ölçekleme faktör (genellikle Siyah'a göre 2'ye ayarlanır). İletkenin sıcaklığı üstte görünür, yani ara bağlantının MTTF'sini güçlü bir şekilde etkiler. Belirli bir yapının ara bağlantısının sıcaklık yükseldikçe güvenilir kalması için, iletken içindeki akım yoğunluğunun azaltılması gerekir. Bununla birlikte, ara bağlantı teknolojisi nanometre ölçeğinde ilerledikçe, Black denkleminin geçerliliği giderek daha fazla sorgulanabilir hale geliyor. ${\ displaystyle A}$${\ displaystyle J}$${\ displaystyle E _ {\ text {a}}}$${\ displaystyle k}$${\ displaystyle T}$${\ displaystyle n}$

Tel malzemesi

Tarihsel olarak alüminyum, alt tabakaya iyi yapışması, iyi iletkenliği ve silikon ile omik kontaklar oluşturma yeteneği nedeniyle entegre devrelerde iletken olarak kullanılmıştır . Bununla birlikte, saf alüminyum elektromigrasyona karşı hassastır. Araştırmalar, alüminyuma bakırın% 2-4'ünün eklenmesinin elektromigrasyona direnci yaklaşık 50 kat artırdığını gösteriyor. Etki, alüminyum atomlarının tane sınırları boyunca difüzyonunu büyük ölçüde engelleyen bakırın tane sınırı ayrımına atfedilir.

Saf bakır teller, benzer güvenilirlik gereksinimlerini korurken, alüminyum tellerden yaklaşık beş kat daha fazla akım yoğunluğuna dayanabilir. Bunun başlıca nedeni, bakırın üstün elektriksel ve termal iletkenliğinin yanı sıra daha yüksek erime noktasının neden olduğu daha yüksek elektromigrasyon aktivasyon enerji seviyeleridir. Bakırın alüminyum ara bağlantısına ilavesiyle aynı şekilde tane sınırları boyunca bakır atomlarının difüzyonunu engelleyen yaklaşık% 1 paladyum ile bakırın alaşımlanmasıyla daha fazla iyileştirme elde edilebilir .

Bambu yapısı ve metal kanal açma

Daha geniş bir tel, daha düşük akım yoğunluğu ve dolayısıyla daha az elektromigrasyon olasılığı ile sonuçlanır. Ayrıca, metal tane boyutunun da etkisi vardır; daha küçük taneler, daha fazla tane sınırı ve daha yüksek elektromigrasyon etkisi olasılığı. Bununla birlikte, tel genişliğini tel malzemesinin ortalama tane boyutunun altına düşürürseniz, tane sınırları telin uzunluğuna az çok dik olacak şekilde "çapraz" hale gelir. Ortaya çıkan yapı, bir bambu sapındaki eklemlere benziyor. Böyle bir yapı ile akım yoğunluğundaki artışa rağmen elektromigrasyona karşı direnç artar. Bu bariz çelişki, tane sınırlarının dikey konumundan kaynaklanır; sınır difüzyon faktörü hariç tutulur ve malzeme taşınması buna uygun olarak azaltılır.

Bununla birlikte, bir bambu yapı için mümkün olan maksimum tel genişliği, analog devrelerde veya güç kaynağı hatlarında büyük büyüklükte akımların sinyal hatları için genellikle çok dardır. Bu durumlarda, genellikle tellere dikdörtgen deliklerin oyulduğu oluklu teller kullanılır. Burada, yuvalar arasındaki münferit metal yapıların genişlikleri bir bambu yapının alanı içinde yer alırken, tüm metal yapıların ortaya çıkan toplam genişliği güç gereksinimlerini karşılar.

Blech uzunluğu

Ara bağlantının uzunluğu için daha yüksek akım taşıma kapasitesine izin verecek daha düşük bir sınır vardır. "Blech uzunluğu" olarak bilinir. Bu sınırın altında bir uzunluğa sahip herhangi bir telin Elektromigrasyon için uzatılmış bir sınırı olacaktır. Burada, mekanik bir gerilim oluşumu, anoda doğru etkili malzeme akışını azaltan veya hatta telafi eden bir atom geri akış sürecine neden olur. Elektromigrasyonu değerlendirmek için test yapıları tasarlanırken Blech uzunluğu dikkate alınmalıdır. Bu minimum uzunluk tipik olarak yonga izleri için onlarca mikrondur ve bundan daha kısa olan ara bağlantılara bazen 'elektromigrasyon ölümsüz' denir.

Düzenlemeler ve köşe kıvrımları aracılığıyla

Yollara ve temas deliklerine özel dikkat gösterilmelidir . Bir yolun mevcut taşıma kapasitesi, aynı uzunluktaki bir metal telden çok daha azdır. Bu nedenle, genellikle, yol dizisinin geometrisinin çok önemli olduğu çoklu yollar kullanılır: birden çok yol, ortaya çıkan akımın tüm yollara olabildiğince eşit bir şekilde dağıtılmasını sağlayacak şekilde düzenlenmelidir.

Ara bağlantılardaki bükülmelere de dikkat edilmelidir. Özellikle, bu tür kıvrımlardaki akım yoğunluğu eğik açılardan (örneğin 135 derece) önemli ölçüde daha yüksek olduğu için 90 derecelik köşe kıvrımlarından kaçınılmalıdır.

Lehim bağlantılarında elektromigrasyon

Elektron göçü Cu veya Al ara bağlantı içinde cereyan ettiği tipik akım yoğunluğu 10 ⁶ 10 bulundunuz ⁷ A / cm ² . Lehimlerinizin (SNPB veya SnAgCu kurşunsuz), IC yongalar kullanılmaktadır, ancak, elektron göçü, daha düşük akım yoğunluklarında meydana örneğin 10 ⁴ A / cm ² . Elektron akışı yönünde net bir atom taşınmasına neden olur. Atomlar anotta birikirken, katotta boşluklar oluşur ve elektromigrasyon sırasında geri gerilim indüklenir. Elektromigrasyon nedeniyle bir lehim bağlantısının tipik arızası katot tarafında meydana gelecektir. Mevcut çapraşıklık etkisi nedeniyle, önce lehim bağlantısının köşelerinde boşluklar oluşur. Ardından boşluklar genişler ve bir başarısızlığa neden olmak için birleşir. Elektromigrasyon , göç hızları atomik kütlenin bir fonksiyonu olduğundan, metaller arası bileşiklerin oluşumunu da etkiler .

Elektromigrasyon ve teknoloji bilgisayar destekli tasarım

Elektromigrasyonu açıklayan tam matematiksel model, bir ara bağlantı yapısının bölümlerini temsil eden üç boyutlu geometrik alanlar için çözülmesi gereken birkaç kısmi diferansiyel denklemden (PDE'ler) oluşur. Böyle bir matematiksel model, modern teknoloji bilgisayar destekli tasarım (TCAD) araçlarında elektromigrasyon simülasyonunun temelini oluşturur. Elektromigrasyon kaynaklı ara bağlantı bozulmasının ayrıntılı araştırmaları için TCAD araçlarının kullanımı önem kazanmaktadır. TCAD çalışmalarının sonuçları, güvenilirlik testleri ile birlikte, elektromigrasyona karşı ara bağlantı direncini iyileştiren tasarım kurallarının değiştirilmesine yol açar.

Çip üstü güç şebekesi ağının / ara bağlantının IR düşme gürültüsünden kaynaklanan elektromigrasyon

Çip üstü güç şebekesi ağının / ara bağlantısının Elektromigrasyon bozulması, güç şebekesi ara bağlantısının IR düşme sesine bağlıdır. Çip, yüksek bir IR düşme gürültüsünden muzdarip olursa, güç şebekesi ara bağlantılarının ve çipin Elektromigrasyon farkında kullanım ömrü azalır.

Elektromigrasyona duyarlı MTTF Tahmini için Makine Öğrenimi Modeli

Son çalışma, bir makine öğrenimi modeli kullanarak MTTF tahminini göstermektedir. Çalışma, modele giriş özellikleri olarak akım yoğunluğu, ara bağlantı uzunluğu, ara bağlantı sıcaklığı ile sinir ağı tabanlı denetimli bir öğrenme yaklaşımı kullanıyor.

Elektromigrasyonlu nanogaplar

Elektromigrasyonlu nanogaplar , elektromigrasyon işlemi ile oluşturulan metalik köprülerde oluşan boşluklardır. Elektromigrasyonla oluşturulan nano boyutlu bir temas, elektronlar için bir dalga kılavuzu gibi davranır. Nano kontak, esasen iletkenliği olan tek boyutlu bir tel gibi davranır . Bir teldeki akım, elektronların hızının birim uzunluk başına yük ve sayı ile çarpımıdır veya . Bu bir iletkenlik verir . Nano ölçekli köprülerde, iletkenlik, kuantum iletkenliğinin katlarının farklı adımlarında düşer . ${\ displaystyle G = 2e ^ {2} / h}$${\ displaystyle I = veN / L}$${\ displaystyle G = veN / LV}$${\ displaystyle G = ve ^ {2} N / LE}$${\ displaystyle G = 2e ^ {2} / h}$

Elektromigrasyonlu Nanogap'ler, moleküler ölçekli elektroniklerde kullanılan elektrotlar olarak büyük umut vaat ediyor. Araştırmacılar , bir kuantum spin valfinin manyetore direncini araştırmak için geri besleme kontrollü elektromigrasyon kullandılar .

Referans standartları

• EIA / JEDEC Standardı EIA / JESD61 : İzotermal Elektromigrasyon Test Prosedürü.
• EIA / JEDEC Standardı EIA / JESD63 : Akım yoğunluğu ve sıcaklık için elektromigrasyon modeli parametrelerini hesaplamak için standart yöntem.

Ayrıca bakınız

• Kirkendall etkisi
• Sızdırmazlık akımı

Notlar ve referanslar

daha fazla okuma

Kitabın

• Christou, A (1993). Elektromigrasyon ve Elektronik Cihaz Bozulması . Wiley. ISBN   978-0-471-58489-6 .
• Lienig, J., Thiele, M. (2018). Elektromigrasyona Duyarlı Entegre Devre Tasarımının Temelleri . Springer. doi : 10.1007 / 978-3-319-73558-0 . ISBN   978-3-319-73557-3 . CS1 Maint: birden çok isim: yazar listesi ( bağlantı )

Dış bağlantılar

İlgili Medya elektron göçü Wikimedia Commons

• [1] Elektromigrasyon nedir? , Bilgisayar Simülasyon Laboratuvarı, Orta Doğu Teknik Üniversitesi.
• [2] Tasarımcılar için Elektromigrasyon: Uzman Olmayanlar İçin Giriş , JR Lloyd, EETimes.
• DWPG.Com'da derinlemesine yarı iletken elektromigrasyon
• UniPro Ar-Ge tesisinde boşluk oluşumu ile elektromigrasyon sürecinin modellenmesi
• DoITPoMS Öğretme ve Öğrenme Paketi- "Elektromigrasyon"