스트레스 이동 현상이란 무엇입니까?

스트레스 마이그레이션(SM)집적 회로의 일반적인 신뢰성 실패 현상입니다. 제조 또는 봉지 후 응력 집중(예: 열팽창 계수 불일치 등)으로 인해 원자 이동, 국부적인 공동 또는 균열이 발생하여 궁극적으로 전도성 경로가 파손되거나 저항이 비정상적으로 증가하는 현상을 말합니다.

실제 관찰에서는 전류를 인가하지 않은 일부 금속선에서는 보이드의 형성이 관찰될 수 있고, 일부 금속선에서는 보이드의 형성 또는 심지어 완전한 단선이 관찰될 수 있다. 이러한 현상은 응력 이동(stress migration)으로, 금속 자체의 응력 방출로 인해 발생하는 것으로 생각됩니다.

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원인과 물리적 메커니즘

응력 이동은 기계적 응력으로 인한 확산 과정입니다. 기계적 응력은 집적 회로 제조 공정의 고온-공정 단계에서 발생합니다. 금속층과 절연층 사이의 열팽창 계수가 다르기 때문에 이러한 고온-온도 공정은 금속층(알루미늄 또는 구리)에 더 큰 응력을 발생시킵니다.

구체적으로, 구리는 낮은 k 매질이나 실리카(약 0.5ppm/도)보다 훨씬 더 높은 열팽창 계수(약 17ppm/도)를 갖습니다. 온도가 변하는 동안 구리는 더 많이 "늘어나서" 주변 매체에 강한 기계적 응력을 발생시킵니다. 동시에 구리는 증착 및 냉각 중에 "내장된- 응력"을 생성하고, 시간이 지남에 따라 구리 원자는 "압축 해제"를 위해 응력에 의해 높은-응력 영역에서 낮은-응력 영역으로 이동하여 높은-응력 영역에 원자 공극이 축적되고 결국 공동이 형성됩니다.