Current Crowding Effects and Electromigration in Al-1%Si Thin Finlm Metallizations

Al-1%Si 박막금속배선에서 전류 크라우딩 효과 및 Electromigration

본 논문에서는 Al-1%Si 박막금속배선에서 국부적 전류 크라우딩 효과 및 박막금속배선의 길이 에 따른 수명의 변화, 그리고 이층금속배선에서의 전계효과를 연구하였다. 전류 크라우딩 효과에 으한 박막금속 배선의 수명감소를 관찰하기 위해 넓은 도선과 좁은 도선이 반복적으로 연결되어 있는 구조의 금속배선과 톱니 형태의 금속배선을 제작하였다. 길이에 따른 박막금속배선의 수명변화를 연구하기 위 해 100, 400, 800, 1200 그리고 $1600mu$m의 길이를 갖는$ 3\mu$m 선폭의 박막금속배선을 각각 제작하였다. Al-1%Si 박막금속배선에 인가된 전류밀도는 3.5~4.5x106 A/cm2이었다. 이층금속배선에서 전계에 의한 수명의 변화를 살펴보기 위해 두 금속 배선 사이에 0, $\pm$30, $\pm$60V의 전계를 인가하고 상층 금속배선에 1.75x106 A/cm2 전류 밀도를 조사하였으며 발생한 결함 현상에 대한 분석은 광학현미경과 주사전자현미 경으로 관찰하였다. 주요 결론으로는 박막금속배선에서 전류 크라우딩 효과는 수명의 감소를 초래하며 박막금속배선의 길이가 증가함에 따라 수명은 급격하게 감소하다가 포화된다. 중첩된 이층금속배선에서 는 전계효과에 의한 금속배선의 수명감소현상이 가속된다.