文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
深亚微米集成电路Cu/低k互连结构温度特性分析
姓名:康亚娟
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:柴常春
20100101
摘要从而减小互连电阻,降低了互连延时,但这些材料的低热传导系数却进一步分布解析模型,通过建立模型进行了单层互连线,多层互连线的温度分析,进一效热传导系数的影响。本论文还提出了一种基于肴鹊缍P缘娜萊络仿真方法,可实现稳态和瞬态条件下的高效/低橹驶チ露确治觯⒉关键词:多层金属互连低橹释ǹ仔вτ行却ǖ枷凳随着器件工艺特征尺寸的减小,热问题成为深亚微米集成电路设计中最具挑战的问题之一。互连线温度估计在深亚微米集成电路设计中也一直备受关注。本论文主要进行的是深亚微米/低橹识嗖憬鹗艋チ峁沟奈露确治觥在多层金属互连结构中,通常采用代替作为互连金属材料以减少互连电阻,同时采用低介电常数材料代替二氧化硅,可有效的减小了互连线上的寄生电容,恶化了互连线上的温度情况。此外,由于通孔直径进一步的减小,单位体积内通孔数量的迸一步增加,通孔产生的自热成为一个非常重要的热源,从而影响了整个互连系统的温度分布。本文详细讨论了考虑通孔自热效应的多层金属互连温度步讨论了通孔的温度分布、通孔自热效应对互连线温度分布的影响以及通孔对有用了虚拟通孔的优化方法,从而得到比较贴近实际的金属连线温度分布情况,研究成果可为集成电路设计师设计出高性能、高可靠性芯片提供理论基础和指导意义。
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刷程孙揣日期由伊本学位论文属于保密,在一年解密后适用本授权书。蕴至绉盆毙缅关于论文使用授权的说明西安电子科技大学学位论文独创性虼葱滦声明竺:±秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人声明所呈交的论文是我个人在申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切的法律责任。本人签名:送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证,毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。C艿穆畚脑诮饷芎笞袷卮斯娑导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。日期丝』骸本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留日期,’—!猇
特征尺寸㈣第一章绪论研究背景位数府片最大功耗府片现代科学技术飞速发展,各种功能全面、结构复杂的电子设备已得到了广泛刻的环境下长期工作,就必须提高芯片的可靠性。芯片的温度特性和集成电路互度特性已成为制约半导体工业进一步发展的关键因素之一。龅氖菘芍#衷诘男酒卣鞒叽缫咽随着集成电路特征尺寸的不断减小,纷涌现,应用于社会的各个角落。但是,各种功能全面、结构复杂的电子设备纷随着电子设备复杂度的提高,它们的可的应用。电子设各是由各种集成电路芯片连接而成,而一块芯片是由成千上万甚至上百万个基本器件通过金属互连线连接而成的,要想使复杂的电子系统能在苛连系统的可靠性是制约芯片寿命的关键因素,因此集成电路互连系统的温度特性一直是设计和制造所关心的重要问题,特别是现在的深亚微米集成电路互连温二十世纪九十年代以后,大规模集成电路工艺的发展仍然按照摩尔定律:每三年器件尺寸缩小、芯片面积约增加倍、芯片中的晶体管数目增加丁集成电路技术目前已发展到甚大规模阶段,即阶段,每个芯片所含的元器件数已达诟觯湮⑾讣庸すひ找丫锏搅薼,并持续向较蚍展,已逐渐发展到深亚微米阶段于等于靴。表给出了半导体行业发展路线的主要数据【。根据国际半导体技术发展路线虼耍氲继寮际跏导实姆⒄挂?煊谠げ狻芯片面积沏表半导体行业发展路线主要数据年份晶体管数/芯片电压局部时钟频率瓵/全局时钟频率...
连线长度可以达到怠虼耍チ叩奈侍庠嚼丛街匾#チ叩目煽啃远哉而小小的一块芯片是由成千上万、甚至是上百万个基本器件构成,器件之间、芯片之间均需要导线相连,据统计,工艺的集成电路布线层有层,总互近年来,采用一些低介电常数介质有效的降低了互连线寄生电容,从而降低了互连延时、动态功耗以及串扰效应等【,但这些介质的导热系数低,引起互连线温度的持续升高。在高性能中,在ひ粘叽缦拢逯滴露瓤纱℃,并且随着工艺进步还会不断增加【。图为不同特征尺寸下的芯片功耗密度和芯片温度。由图可以看出,随着特征尺寸的减小,虽然电源电压下降,但由于时钟频率的增加,部分功耗分量缏┕暮投牡增加,使得总功耗增加