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三维封装电迁移Cu互连线的多物理场模拟仿真
被引量：
8
1
作者
张墅野
鲍天宇
+1 位作者
修子扬
何鹏
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期2133-2138,共6页
随着三维封装微互连尺寸向亚微米发展,电流密度大、应力大、散热困难等问题愈发严重,原子尺度迁移失效现象逐渐成为超大规模集成电路不可忽视的可靠性问题。铜比铝的电阻率低,抗电迁移性能更好,是新一代的可靠互连材料,但是对铜互连的...
随着三维封装微互连尺寸向亚微米发展,电流密度大、应力大、散热困难等问题愈发严重,原子尺度迁移失效现象逐渐成为超大规模集成电路不可忽视的可靠性问题。铜比铝的电阻率低,抗电迁移性能更好,是新一代的可靠互连材料,但是对铜互连的原子迁移研究仍有不足。现有的电迁移(Electromigration)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,这种方法虽然计算较为简单,但是对现实情况的指导意义较小,主要原因:一是现实情况下高密度集成电路中存在温度梯度,二是互连线的三维结构对互连线的温度以及电流分布有重要影响,而这些参数严重影响着金属原子的抗电迁移性能。本工作提出一种新的电迁移仿真建模方法,通过COMSOL多物理场软件建立了经典三维Cu互连线结构。通过有限元仿真得到三维互连线的温度、电流密度和应力分布,获得了更优的数据仿真结果。结果显示,金属互连线中电流在直角内侧有严重的淤积现象,电迁移在互连线转折处最为剧烈;高温区域位于直角内外侧之间,热迁移的程度随着温度的升高而升高;高应力区域主要是互连线的外边缘处,但是应力迁移在总体电迁移中占比较小,几乎可以忽略。另外,Cu互连线的抗电迁移性能总体优于Ag互连线,是优异的高密度集成电路导体材料。
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关键词
电迁移
互连线
原子扩散通量散度
温度影响
材料影响
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职称材料
RGO/Al复合材料界面性质第一性原理研究
2
作者
孙铭
邵溥真
+5 位作者
孙凯
黄建华
张强
修子扬
肖海英
武高辉
《无机材料学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期651-659,共9页
本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在广义梯度近似下,分别建立了具有不同碳氧比的“铝/氧化石墨烯/铝(Al/GO/Al)”界面模型以及含缺陷“Al/GO/Al”三层界面模型。探讨了含氧官能团和单空位缺陷、双空位缺陷以及拓扑缺陷对还...
本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在广义梯度近似下,分别建立了具有不同碳氧比的“铝/氧化石墨烯/铝(Al/GO/Al)”界面模型以及含缺陷“Al/GO/Al”三层界面模型。探讨了含氧官能团和单空位缺陷、双空位缺陷以及拓扑缺陷对还原氧化石墨烯增强铝基复合材料界面性质的影响。研究结果表明:在“Al/GO/Al”界面模型中,环氧基优于碳原子而与铝原子产生明显的电荷交互作用,氧原子净电荷为-0.98e,铝原子净电荷为0.46 e,环氧基有利于复合材料中还原氧化石墨烯与铝基体之间的界面结合。当缺陷存在时,含缺陷的“Al/GO/Al”界面模型中缺陷处碳原子净电荷在-0.05e至-0.38e区间,环氧基与碳原子之间存在较弱的相互作用,与铝原子间相互作用明显较强。环氧基抑制了空位缺陷处碳原子与铝原子之间的反应,可保护含空位还原氧化石墨烯中碳原子结构的完整性。本研究可为开发高性能Al/GO/Al基复合材料提供理论指导。
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关键词
第一性原理
还原氧化石墨烯/铝复合材料
氧化石墨烯/铝界面模型
界面性质
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职称材料
题名
三维封装电迁移Cu互连线的多物理场模拟仿真
被引量：
8
1
作者
张墅野
鲍天宇
修子扬
何鹏
机构
哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室
出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期2133-2138,共6页
基金
国家重点研发计划项目(2019YFF0217402)
国家自然科学基金委青年项目(51805115)。
文摘
随着三维封装微互连尺寸向亚微米发展,电流密度大、应力大、散热困难等问题愈发严重,原子尺度迁移失效现象逐渐成为超大规模集成电路不可忽视的可靠性问题。铜比铝的电阻率低,抗电迁移性能更好,是新一代的可靠互连材料,但是对铜互连的原子迁移研究仍有不足。现有的电迁移(Electromigration)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,这种方法虽然计算较为简单,但是对现实情况的指导意义较小,主要原因:一是现实情况下高密度集成电路中存在温度梯度,二是互连线的三维结构对互连线的温度以及电流分布有重要影响,而这些参数严重影响着金属原子的抗电迁移性能。本工作提出一种新的电迁移仿真建模方法,通过COMSOL多物理场软件建立了经典三维Cu互连线结构。通过有限元仿真得到三维互连线的温度、电流密度和应力分布,获得了更优的数据仿真结果。结果显示,金属互连线中电流在直角内侧有严重的淤积现象,电迁移在互连线转折处最为剧烈;高温区域位于直角内外侧之间,热迁移的程度随着温度的升高而升高;高应力区域主要是互连线的外边缘处,但是应力迁移在总体电迁移中占比较小,几乎可以忽略。另外,Cu互连线的抗电迁移性能总体优于Ag互连线,是优异的高密度集成电路导体材料。
关键词
电迁移
互连线
原子扩散通量散度
温度影响
材料影响
Keywords
electromigration
interconnection line
atomic diffusion flux divergence
temperature effect
material effect
分类号
TN405.97 [电子电信—微电子学与固体电子学]
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职称材料
题名
RGO/Al复合材料界面性质第一性原理研究
2
作者
孙铭
邵溥真
孙凯
黄建华
张强
修子扬
肖海英
武高辉
机构
哈尔滨工业大学材料科学与工程学院
出处
《无机材料学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期651-659,共9页
基金
国家自然科学基金(52071117,51771063)
黑龙江省杰出青年科学基金(JQ2021E002)。
文摘
本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在广义梯度近似下,分别建立了具有不同碳氧比的“铝/氧化石墨烯/铝(Al/GO/Al)”界面模型以及含缺陷“Al/GO/Al”三层界面模型。探讨了含氧官能团和单空位缺陷、双空位缺陷以及拓扑缺陷对还原氧化石墨烯增强铝基复合材料界面性质的影响。研究结果表明:在“Al/GO/Al”界面模型中,环氧基优于碳原子而与铝原子产生明显的电荷交互作用,氧原子净电荷为-0.98e,铝原子净电荷为0.46 e,环氧基有利于复合材料中还原氧化石墨烯与铝基体之间的界面结合。当缺陷存在时,含缺陷的“Al/GO/Al”界面模型中缺陷处碳原子净电荷在-0.05e至-0.38e区间,环氧基与碳原子之间存在较弱的相互作用,与铝原子间相互作用明显较强。环氧基抑制了空位缺陷处碳原子与铝原子之间的反应,可保护含空位还原氧化石墨烯中碳原子结构的完整性。本研究可为开发高性能Al/GO/Al基复合材料提供理论指导。
关键词
第一性原理
还原氧化石墨烯/铝复合材料
氧化石墨烯/铝界面模型
界面性质
Keywords
first principle
reduced graphene oxide/aluminum composite
graphene oxide/aluminum interface model
interface property
分类号
TB331 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
三维封装电迁移Cu互连线的多物理场模拟仿真
张墅野
鲍天宇
修子扬
何鹏
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
8
下载PDF
职称材料
2
RGO/Al复合材料界面性质第一性原理研究
孙铭
邵溥真
孙凯
黄建华
张强
修子扬
肖海英
武高辉
《无机材料学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
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