用薄层电阻比评估VLSI互连金属薄膜可靠性

0引言随着电子器件的发展，IC集成度越来越高，按等比例缩小的原则，线条越来越细，电子器件互连金属薄膜的线条所承受的电流密度就越来越大，金属薄膜的电迁移失效又成为WHI迫切需要解决的问题之一。为控制和减少由于电流密度增加造成的电迁移失效现象，增加导电薄膜的载流容量，可完善互连金属薄膜的组成、热导性和其结构、品质。薄膜一般采用大颗粒的川一St、AI—St—Cu多晶膜，如用AI、CU单晶膜则更好［‘，‘］材料的电阻率来自于两个主要方面：电子的热散射（热电阻率PT）和电子从晶格缺陷、晶粒间界和表面的散射（剩余电阻率P…     

《西安交通大学学报》2002年无线电电子学、电信技术类论文目录(一)

篇名 (期号 /页码 )　　 (1)伪火花放电开关的实验研究 (12 / 12 2 7)　　 (2 )热激励微梁谐振器的温度分布和谐振振幅 (6 / 5 92 )　　 (3)单晶硅晶圆晶向的精确标定方法 (5 / 5 2 8)　　 (4)超大规模集成电路金属互连线的电迁移过程指示参量研究 (10 / 10 6 2 )　　 (5 )等静压和温度作用下Ｐｂ(Ｚｒ ,Ｓｎ ,Ｔｉ)Ｏ3陶瓷的介电性能研究 (10 / 10 0 4 )　　 (6 )热激励微悬臂梁谐振器品质因数研究 (4/ 377)　　 (7)巴特沃斯小波构造与应用研究 (7/ 713)　　 (8)反铁电爆电换能电源研究 (6 / 5 84 )　　 (9)消除彩色ＰＤＰ运动图像动态假轮…     

无铅互连凸点电迁移失效的四探针测量

针对无铅互连电迁移失效这一高密度封装时面临的重要课题进行了研究.采用四探针法分别监测了电流密度为1.5×104 A/cm2和2.2×104 A/cm2时Sn3.5Ag0.5Cu互连凸点上电压的变化,发现电流密度为2.2×104 A/cm2时凸点的平均电阻变化率超过电迁移失效的临界值10 %,分析了其微观结构的扫描电镜照片,所提出的发生电迁移失效的电流密度值为凸点设计提供十分有用的数据.对无铅互连凸点的电迁移失效过程和四探针测量法的测量误差进行了分析,提出了采用四凸点结构提高测量精度的改进措施.     

超导参量及其拟合程序

测量了非晶Zr65Co35在低温超导临界状态的磁致电阻变化规律，观察并分析了超导涨落特性，编制了拟合程序．通过对无序系统电子定域化和超导涨落理论的拟合，确定了不同温度下的弛予时间和超导涨落参量．     

以SiO2/Si为衬底的Ba1-xLaxNbyTi1-yO3薄膜的敏感特性

通过离子束溅射技术淀积在SiO2/Si衬底上的钛酸镧钡铌膜（Ba1-xLaxNbyTi1-yO3），制成集薄膜电阻和金属－绝缘体－半导体（MIS）电容为一体的传感器。实验结果表明，薄膜电阻在303－673K温度范围内对可见光和热具有良好的灵敏特性，同时MIS电容对相对湿度有很高的灵敏度。我们测试了此薄膜的光吸收特性，并得到了它的禁带宽度。最后，我们研究了薄膜电阻的阻抗温度频率特性和频率对MIS电容湿敏特性的影响。     

金属离子对导电聚苯胺薄膜电阻-温度关系的影响

在含有不同金属盐的酸盐溶液中利用原位聚合法制备了一系列导电聚苯胺薄膜样品，测量并研究了不同样品的电阻随温度变化的关系。实验结果表明反应过程中金属离子的存在能够改善样品的电传输行为，表现为在金属盐酸盐的溶液中制备的样品具有更小的R60/R285和更低的TMOtt。     

两表面层铁电薄膜体介质层效应理论研究

基于横场伊辛模型的平均场近似理论,研究了具有两个表面层铁电薄膜的体介质层对整个铁电薄膜相变性质的影响.给出了一个适合于研究任意层数具有两个表面层及体介质层铁电薄膜相变性质的递归公式.研究了体介质层的交换相互作用参量和横场参量对整个铁电薄膜相图的影响,以及交换相互作用参量对横场参量过渡值的影响和横场参量对交换相互作用参量的影响.结果表明,相图中铁电区、薄膜的居里温度、体介质层的横场参量过渡值均随体介质层的交换相互作用参量的增大而增大;体介质层的交换相互作用参量随体介质层的横场参量的增大而增大;而相图中铁电区、薄膜的居里温度却随体介质层的横场参量的增大而减小,并且发现体介质层的交换相互作用参量对薄膜的影响比其横场参量稍大些.最后也给出了两个表面层的交换相互作用对相图的影响.     

电应力对Al/SnAgCu/Cu互连结构剪切强度及断裂模式的影响

连结构的剪切失效位置和失效模式,分析了两种不同应力条件下互连结构失效形貌间的差异,研究并确定了高电流应力导致的电迁移对Al/SnAgCu/Cu互连结构剪切强度及断裂模式的影响.结果表明:高温老化实验后,倒装凸点互连结构中出现Al金属/焊料界面的脆性开裂和凸点焊料的延展性断裂两种剪切断裂模式;高温高电流应力条件下老化后,...     

玻璃陶瓷基板上铜薄膜的化学气相沉积

使用低介电常数基板和高电导率、高抗电迁移的金属Cu进行布线,可以提高高密度电子封装的传输速度和可靠性。采用乙酰丙酮铜作为前驱体,在常压下利用化学气相沉积技术对玻璃陶瓷基板进行Cu薄膜金属化。利用热重分析、X射线衍射和扫描电子显微镜等技术对前驱体、Cu薄膜进行分析观察。结果表明:影响Cu导体的电阻的主要因素是沉积温度。在温度为290～310℃,N2气流量为200～350mL/min和H2气流量为450～600mL/min的条件下,获得了致密的Cu薄膜,Cu导体方块电阻为25mΩ。     

飞秒激光热反射法用于纳米薄膜界面热阻研究

纳米薄膜界面热阻在纳米结构热输运过程中起主导作用?相对于金属纳米薄膜,非金属纳米薄膜界面热输运规律更为复杂?采用改进的双波长飞秒激光光热反射法(TDTR)实验系统,测试了金属纳米薄膜?非金属纳米薄膜分别与不同介电基体之间的界面热阻?薄膜-基体德拜温比可以近似作为衡量界面声学失配程度的度量,德拜温比接近,非金属纳米薄膜界面热阻比金属纳米薄膜界面热阻大2~3倍,主要原因是电子-声子耦合作用增强了金属薄膜界面热输运能力?     

用小波变换去除红外图像中1/f噪声的方法

研究红外图像中去除1/f噪声的方法,通过分析1／f噪声的频率和功率谱等特种,比较小波变换和维纳滤波去相关的效果,在图像处理中利用小波变换的去相关作用,合理地选择小波基,使1/f噪声变为易于清除的白噪声,从而达到去除1／f噪声的目标,实验结果表明,小波变换对去除1/f噪声有良好的效果,目标信噪比也有很大的提高,有助于后读的目标检测。     

几种非晶态合金的交流磁性研究

本文研究了四种非晶态合金的磁性参数随频率ｆ及磁感应强度Ｂ的变化规律，得出非晶态合金的磁化过程符合晶态金属磁畴理论的技术磁化规律；在中强场内交流损耗符合晶态金属磁损耗分离关系，找出了Ｐ／ｆ与频率ｆ关系曲线包含两条直线规律，求得直线转折所对应的频率约为２０ｋＨｚ；不同铁磁性非晶态合金在最大磁导率μｍａｘ值相差较大的情况下，磁损耗分离满足相同的规律。     

一种CMOS集成MEMS片上螺旋电感设计与仿真

 设计了一种与CMOS工艺兼容的MEMS片上螺旋电感。电感为矩形平面螺旋线圈结构,并采用电导率较高的铜代替铝制作线圈。利用MEMS技术设计了厚金属线圈,同时在CMOS级低阻硅衬底中刻蚀空腔,减小了线圈的串联电阻和衬底损耗,提高了电感的Q值。设计了与CMOS工艺相兼容的低温MEMS工艺和基于该工艺的1nH电感模型。使用HFSS软件对该电感模型进行仿真,结果表明,该电感在仿真频率为6.6GHz和10GHz时Q值分别达到了22.37和20.74,且自谐振频率大于20GHz,较传统的CMOS片上集成电感有明显改善;同时随着电感线圈厚度的增加,电感的Q值增加,而电感值(L值)则减小,且在仿真频段内电感值的变化小于5.5%。     

船舶电力推进DTC系统低速性能的改善研究

针对船舶电力推进传统直接转矩控制(DTC)技术低速性能差的问题,引入模糊控制对定子电阻进行在线辨识。引入空间矢量脉宽调剂技术(SVPWM)来减低转矩与电流的脉动;并且使开关频率得到固定。另外由于船舶推进时易受外界干扰的影响,导致基于固定PI参数的速度调节器不能实时跟踪动态的外界环境干扰,因此引入模糊自适应PID对速度调节器进行动态整定。仿真结果表明引入模糊控制和空间矢量脉宽调剂技术后,低速性能及动态性能得到显著改善。     

分形分析1/f噪声性能

电子器件的低频噪声通常由闪烁(1/f噪声)噪声、g-r噪声和爆裂噪声3种成分构成。这些噪声通常与晶体管表面状态或内部缺陷有关,其中,1/f噪声已成为对器件的质量评估及可靠性预测的重要指标。提出分形分析方法,对1/f噪声性能进行分析。仿真实验结果验证了该方法的可行性,为今后用分形理论研究器件低频噪声提供了理论依据。     

控制界面态减少表面可动电荷降低晶体管的电噪声

通过对比2688B, 2688S, 2688 3种工艺技术生产的彩色 电视机高频视放晶体管的CB结反向漏电流I_cbo和电噪声谱密度S_vcb (f), 论述了界面态和表面可动电荷能够引起晶体管表面漏电流, 从而使器件产生电噪声, 并间接影响到反向击穿电压、 小电流放大系数等参数. 实验表明, 采用合适的表面钝化技术, 可有效控制晶体管的表面漏电流, 降低晶体管的电噪声, 使器件的可靠性、 稳定性及其使用寿命得到提高.     

单气隙局部放电仿真模型的修正与关键参数的确定

针对目前国内外局部放电仿真模型不能客观反映局部放电物理过程的问题,提出了一种单气隙局部放电仿真模型的修正方法,并确定了影响仿真结果的一些关键参数.该修正方法将气隙分为气隙绝缘电阻和气隙沿面绝缘电阻,引入了气隙沿面半导电化过程,并在仿真计算中考虑了气隙放电的时间过程以及放电的电子雪崩过程.根据放电的实际物理过程,应用工程近似计算方法,确定了仿真模型中放电起始电压、放电熄灭电压和气隙等效电阻、等效电容等关键仿真参数,从而使仿真模拟接近于绝缘试样中气隙实际放电过程,仿真得到的气隙局部放电波形不同于国外仿真得到的锯齿波,十分接近于实际测量波形,为深入开展局部放电仿真研究奠定了基础.     

基于EMD与1D全变分的地震信号去噪

经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)是一种信号的时频分析方法,该方法在不需要先验知识的条件下,可以将非平稳、非线性信号,依据信号的特征,自适应的分解为多个本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)之和,得到高的频率分辨率。然而,一般的去噪方法是将所选择的高频IMF部分取不同的阈值进行滤波或者是直接置为零重构后实现信号的去噪,很显然这会造成高频部分有用信号的损失。1D全变分(Total Variation,TV)是一种有效的信号去噪方法,能够非常好的保护信号边缘信息,但有时也会把噪声当作边缘信息,出现虚假边缘现象。因此,基于EMD和1D-TV的优点提出了一种新的去噪方法,根据对实际金属矿床地震信号处理的结果表明,该算法能有效的消除地震信号中的噪声,并能有效保护地震信号边缘构造信息。     

多孔沥青混合料旋转压实特性与动态模量

针对目前中国关于多孔沥青混合料(porous asphalt concrete,PAC)动态模量缺少研究压实特性对其影响这一问题,采用旋转压实方法(superpave gyratory compactor,SGC)通过室内成型PAC-13(1)、PAC-13(2)和PAC-13(3)3种不同级配、设计空隙率的旋转压实试件,对PAC旋转压实均匀性进行分析,确定依据时间-温度等效原理运用最小二乘法拟合3种级配的多孔沥青混合料主曲线,计算得出位移因子以及模型参数.结果表明:松铺高度较高的试件对应空隙率较大,目标压实度可以通过控制旋转压实次数来达到;提出空隙分布均匀系数,其越趋近于0代表混合料空隙分布越均匀,可用于指导室内旋转压实成型试验;多孔沥青混合料动态模量的大小受到成型试件空隙率、加载频率及环境温度三者耦合作用的影响;多孔沥青混合料与Sigmoidal模型拟合度较好,提出任意空隙率在不同温度、频率下的动态模量计算公式,可为后续有限元结构设计提供材料参数.     

基于马氏距离的太阳能电池可靠性筛选方法研究

通过测量太阳能电池的内部低频噪声,可以快速、无损地实现太阳能电池的可靠性筛选分类。提出基于马氏距离的筛选方法分析噪声数据,进而得到全频段的噪声筛选判据。实验结果表明,本文方法和基于个别频率点的噪声分类方法相比,马氏距离筛选方法更加全面地反映了太阳能电池的整体低频噪声水平,不仅可以剔除1/f噪声大的太阳能电池,还可以剔除G-R(genera-tion-recombination)噪声和爆裂噪声大的太阳能电池,因此能将一批太阳能电池进行更为准确、精细的可靠性分类。