Padam

使用创新多物理场建模进行电迁移风险评估和电路优化 蔡重阳 1，杨志 2，李远 3，Padam Jai

摘要 随着晶体管越来越小、越来越密集，电子的物理流动可能会因电迁移 (EM) 在互连处形成空隙和裂缝，从而随着时间的推移抑制器件的性能。不符合 EM 规范的电路设计可能会导致灾难性故障和 SI/PI 性能下降。缓解 EM 的一种方法是在铜线层之间使用多个通孔来减少电流拥挤效应。然而，通孔的数量可能会影响关键接头内的电流密度和电流再分布。当前的研究主要集中在基于经验 Black 方程预测 EM 故障时间 (TTF)。然而，这种方法可能无法提供足够的关于空隙形成和裂纹扩展的见解，并反映可能影响 TTF 的电流再分布。在本研究中，我们比较了具有不同结构设计的球栅阵列 (BGA) 测试载体的 EM 寿命，并开发了一种基于多物理场迁移考虑焊点中原子扩散的方法，以研究通孔对电流再分布的影响。此外，还模拟了裂纹扩展以了解失效机制。在 150C 下对无通孔和有 8 个通孔的 BGA 走线施加 5A、7A 和 9A 电流以比较电磁性能。此外，每个测试结构都采用两种不同的表面处理：A 和 B。根据实验结果，执行基于原子通量发散 (AFD) 的有限元分析 (FEA) 模拟以与实验结果进行比较。发现与菊花链走线相比，8 个通孔可以显著降低电流拥挤效应。研究表明，8 个和 4 个通孔的电磁阻力优于无通孔走​​线，并有助于预测不同结构的电磁寿命，为设计优化提供指导。 关键词 电迁移、可靠性、多物理场、有限元分析、电路优化