On the Issue of Thermal Stability of Metallization Systems and Contacts of Ultra-Large Integrated Circuits

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The work is devoted to the development of a method for diagnosing thermal overloads of metallization systems of ultra-large integrated circuits. The considered metallization systems with a thickness of 0.5 μm with sublayers with a thickness of 0.1 μm (the width of the Al film was 7–70 μm) were exposed to single rectangular current pulses with a duration of no more than 600 μs and an amplitude of up to 8·1010 A/m2.Temperature fields were modeled using experimental oscillograms, melting processes in multilayer thin-film systems were analyzed. It was found that when exposed to a single rectangular current pulse with a duration not exceeding 80 μs and an energy of 85 mJ, the processes of melting of a metal film are the priority process of destruction of the structure. An increase in the pulse duration (τ>80 μs) changes the priority of thermal degradation, and contact melting becomes the main mechanism. It is shown that the presence of titanium and silicon oxide sublayers increases the thermal "load" on the metallization layers and can lead to a decrease in the critical current density. Using the example of the Al–Ti–Si system, it was revealed that isothermal annealing leads to an improvement in the heat-conducting properties of the system and an increase in critical current densities.

Sobre autores

Marina Koryachko

Moscow Polytechnic University

Autor responsável pela correspondência
Email: m.v.koryachko@gmail.com
Rússia, 38B Semenovskaya Str., Moscow, 107023, Russia

Vladimir Nikolaev

Moscow Polytechnic University

Email: nvk64@list.ru
Rússia, 38B Semenovskaya Str., Moscow, 107023, Russia

Danila Pshonkin

Moscow Polytechnic University

Email: cryo140401@gmail.com
Rússia, 38B Semenovskaya Str., Moscow, 107023, Russia

Arkady Skvortsov

Moscow Polytechnic University

Email: skvortsovaa2009@yandex.ru
Rússia, 38B Semenovskaya Str., Moscow, 107023, Russia

Bibliografia

  1. A.W. Topol, D.C. La Tulipe, Jr.L Shi, D.J. Frank, K. Bernstein, S.E. Steen, A. Kumar, G.U. Singco, A.M. Young, K.W. Guarini, M. Ieong IBM J. Res. & Dev., 2006, 50(4.5), 491. doi: 10.1147/rd.504.0491.
  2. H. Okabe, M. Yoshida, T. Tominaga, J. Fujita, K. Endo, Y. Yokoyama, K. Nishikawa, Y. Toyoda, S. Yamakawa Materials Science Forum, 2014, 778, 955. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/MSF.778-780.955' target='_blank'>www.scientific.net/MSF.778-780.955.
  3. C. Zhang, S. Liu, S. Li, Y. Zhu, L. Ni IEEE Trans. Power Electron., 2022, 37(5), 6009. doi: 10.1109/TPEL.2021.3125428.
  4. D. Martineau, C. Levade, M. Legros, P. Dupuy, T. Mazeaud Microelectron. Reliab., 2014, 54(11), 2432. doi: 10.1016/j.microrel.2014.06.010.
  5. W. Macherzyński, A. Stafiniak, B. Paszkiewicz, J. Gryglewicz, R. Paszkiewicz Phys. Status Solidi, 2016, 213(5), 1145. doi: 10.1002/pssa.201532684.
  6. T.J. Garosshen, T.A. Stephenson, T.P. Slavin JOM, 1985, 37(5), 55. doi: 10.1007/BF03257742.
  7. S.M. Ahmad, Ch.S. Leong, R.W. Winder, K. Sopian, S.H. Zaidi J. Electron. Mater., 2019, 48(10), 6382. doi: 10.1007/s11664-019-07409-x.
  8. T.K. Gupta Microelectron. Reliab., 1979, 19(4), 337. doi: 10.1016/0026-2714(79)90150-1.
  9. M. Brincker, K.B. Pedersen, P.K Kristensen, V.N. Popok Microelectron. Reliab., 2015, 55(9–10), 1988. doi: 10.1016/j.microrel.2015.06.005.
  10. L. Fangwei, L. Pingan, Q. Hui, L. Junpeng, S. Ruochen, W. Wenchao Comput. Mater. Sci., 2019, 170, 109142. doi: 10.1016/j.commatsci.2019.109142.
  11. A.V. Pervikov, M.I. Lerner, O.V. Bakina, A.S. Lozhkomoev, E.A. Glazkova Inorg. Mater.: Appl. Research, 2019, 10(3), 699. doi: 10.1134/S2075113319030328.
  12. Y.S. Kwona, V.V. An, A.P. Ilyin, D.V. Tikhonov Mater. Lett., 2007, 61(14-15), 3247. doi: 10.1016/j.matlet.2006.11.047.
  13. P. Chucai, W. Jinxiang, Zh. Nan, S. Guilei Curr. Appl. Phys., 2016, 16(3), 284. doi: 10.1016/j.cap.2015.12.009.
  14. M. Nelhiebel, R. Illing, Th. Detzel, S. Wöhlert, B. Auer, S. Lanzerstorfer, M. Rogalli, W. Robl, S. Decker, J. Fugger, M. Ladurner Microelectron. Reliab., 2013, 53(9-11), 1745. doi: 10.1016/j.microrel.2013.07.123.
  15. E.S. Grinats, V.A. Zhbanov, A.V. Kashevarov, A.B. Miller, Yu.F. Potapov, A.L. Stasenko TVT, 2019, 57(2), 2019, 246. doi: 10.1134/S0018151X19020056.
  16. L. Hao, X. Xiao, X. Lin-sheng, W. Hua-lin, S. Gai-nai, Y. Qiang Chem. Eng. Sci., 2019, 195, 720. doi: 10.1016/j.ces.2018.10.017.
  17. A. Diligenti, P.E. Bagnoli, B. Neri, S. Bea, L. Mantellassi Solid-State Electron., 1989, 32(1), 11. doi: 10.1016/0038-1101(89)90042-7.
  18. A.A. Skvortsov, S.M. Zuev, M.V. Koryachko, V.V. Glinskiy Microelectron. Int., 2016, 33(2), 102. doi: 10.1108/MI-05-2015-0049.
  19. A.A. Skvortsov, M.V. Koryachko, S.I. Kuleshova, M.R. Rybakova J. Appl. Phys., 2022, 131(8), 083901. doi: 10.1063/5.0084330.
  20. A. Skvortsov, M. Koryachko, O. Sklemina, M. Rybakova Appl. Phys. A: Mater. Scien. & Process., 2022, 128(3), 242. doi: 10.1007/s00339-022-05398-z.
  21. A.A. Skvortsov, S.M. Zuev, M.V. Koryachko, E.B. Voloshinov Tekhnologiya Metallov [Metal Technology], 2019, 11, 41 (in Russian). doi: 10.31044/1684-2499-2019-11-0-41-46.
  22. A.A. Skvortsov, S.M. Zuev, M.V. Koryachko, A.A. Skvortsova Periodico Tche Quimica, 2019, 16(33), 448. doi: 10.52571/PTQ.v16.n33.2019.463_Periodico33_pgs_448_456.pdf.
  23. A.A. Skvortsov, M.V. Koryachko, S.M. Zuev, M.R. Rybakova Periodico Tche Quimica, 2020, 17(34), 335. doi: 10.52571/PTQ.v17.n34.2020.352_P34_pgs_335_342.pdf.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © Koryachko M.V., Nikolaev V.K., Pshonkin D.E., Skvortsov A.A., 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».