Este trabajo presenta el desarrollo de un modelo termo-eléctrico de elementos finitos (EF) con el fin de analizar los mecanismos de falla responsables de la degradación física causada por alta densidad de corriente en contactos de cobre de 90 nm empleados en dispositivos FinFET. De hecho en [1], esta degradación física fue interpretada como consecuencia principal del efecto Joule, sin embargo el modelo empleado alcanzó temperaturas demasiado bajas comparadas con el daño observado. Con el propósito de confirmar esta hipótesis, el modelo de EF de estado estable desarrollado en este trabajo calcula el incremento y la distribución de temperatura causada por alta densidad de corriente eléctrica fluyendo a través de un contacto de cobre, tomando en cuenta interfaces eléctricas y térmicas no idealizadas. Además, un análisis de sensibilidad fue realizado como un medio para identificar parámetros críticos de falla. La respuesta del modelo ante la variación independiente de la resistividad eléctrica de los materiales estudiados, y las conductancias eléctricas y térmicas entre el contacto de cobre y su barrera de difusión fue obtenida. La disminución de la conductancia eléctrica de dicha interfaz desencadenó temperaturas de estado estable superiores a los puntos de fusión del cobre y los silicatos del contacto y, en consecuencia, permite explicar la degradación física observada.
Referencias
Kauerauf, T.; Butera, G.; Croes, K.; Demuynck, S.; Wilson, C.; Roussel, P.; Drijbooms, C.; Bender, H.; Lofrano, M.; Vandevelde, B.; Tokei, Z.; Groeseneken, G. 2010. "Degradation and failure analysis of copper and tungsten contacts under high fluence stress". Reliability Physics Symposium (IRPS), 2010 IEEE International,: 712-716.
Wilk, G.; Wallace, R.; Anthony, J. 2001. "High-K gate dielectrics: Current status and materials properties considerations". Journal of Applied Physics, 89: 5243-5275.
Trojman, L.; Pantisano, L.; Bustamante, J.; Navarro, S. 2010. "EOT sub-nanométrico y degradación de la movilidad: hacia un límite físico con las técnicas de fabricación modernas?". Avances en Ciencias e Ingeniería, 2: 33-35.
Kauerauf, T.; Demuynck, S.; Tokei, Z.; Croes, K.; Beyer, G.; Groeseneken, G. 2008. "Reliability analysis of Cu contacts with various diffusion barriers". AMC,: 197-198.
Lee, K. 2003. "Electromigration critical length effect and early failures in Cu/oxide and Cu/low k interconnects". Doctoral dissertation. Retrieved from The Texas University at Austin Database. http://hdl.handle.net/2152/734.
Sabelka, R.; Selberherr, S. 2001. "A finite element simulator for three-dimensional analysis of interconnect structures". Microelectronics Journal, 32: 163-171.
Sungjun, I.; Srivastava, N.; Banerjee, K.; Goodson, K. 2005. "Scaling analysis of multilevel interconnect temperatures for high-performance ICs". Electron Devices, IEEE Transactions on, 52: 2710-2719.
Demuynck, S. 2009. "Patterning and metallization options for advanced contact module integration". Proc. SSDM,: 795-796.
Vos, I.; Hellin, D.; Demuynck, S.; Richard, O.; Conard, T.; Vertommen, J.; Boullart, W. 2007. "A Novel Concept for Contact Etch Residue Removal". ECS Transactions, 11: 403-407.
Huang, Q.; Lilley, C.; Bode, M.; Divan, R. 2008. "Surface and size effects on the electrical properties of Cu nanowires". Journal of Applied Physics, 104: 023709-023709-6.
Wachutka, G. 2001. "Rigorous thermodynamic treatment of heat generation and conduction in semiconductor device modeling". Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, IEEE Transactions on, 9: 1141-1149.
Descargas
Los datos de descarga todavía no están disponibles.
