Optimierung von Metallisierungsstrukturen mit Hilfe von thermischelektrisch-mechanischen FE-Simulationen

Konferenz: Zuverlässigkeit und Entwurf - 7. ITG/GI/GMM-Fachtagung
24.09.2013 - 26.09.2013 in Dresden, Deutschland

Tagungsband: Zuverlässigkeit und Entwurf

Seiten: 6Sprache: DeutschTyp: PDF

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Autoren:
Kludt, J.; Weide-Zaage, K.; Moujbani, A. (Laboratorium für Informationstechnologie, Leibniz Universität Hannover, Schneiderberg 32, 30167 Hannover, Deutschland)
Hein, V.; Ackermann, M. (X-FAB Semiconductor Foundries AG, Haarbergstraße 67, 99097 Erfurt, Deutschland)

Inhalt:
Die stetig fortschreitende technologische Entwicklung in der Mikroelektronik in den vergangenen Jahren erlaubt es immer mehr Funktionen in einem einzelnen integrierten Schaltkreis unterzubringen. Dieses erreicht man durch die Verkleinerung der Strukturgröße, um mehr Transistoren auf gleichbleibender Fläche unterzubringen. Die Möglichkeit die Strukturen immer mehr zu verkleinern ist jedoch begrenzt. Ein weiterer Ansatz beschäftigt sich damit mehrere integrierte Schaltkreise in einem Gehäuse zu vereinen. So können integrierte Schaltkreise mit unterschiedlichen Funktionen in einem Gehäuse kombiniert werden, was zudem auch die Wirtschaftlichkeit erhöht und Kosten bei der Entwicklung reduziert. Durch diese stetigen Verkleinerungen treten immer mehr Zuverlässigkeitsproblematiken, wie z.B. Migration, Delamination von Leitbahnen oder Ratcheting der Passivierung in den Vordergrund. Derartige Zuverlässigkeitsproblematiken schon im Entwurfsprozess mit zu berücksichtigen ist eine Herausforderung, der im Sinne der Kostenminimierung heute Rechnung getragen werden muss. Entwicklungsbegleitende finite Elemente Simulationen sowie die Berechnung der lokalen Massenflussdivergenzen können hierbei einen profunden Lösungsansatz bieten. Insbesondere die Optimierung von Power-Leitbahnen und Durchkontaktierungen im Hinblick auf Elektromigration unter variierenden Randbedingungen sowie unterschiedlicher Dimensionierung werden im Weiteren exemplarisch vorgestellt und zeigen die hervorragende Eignung dieser Art der Analyse für den Entwurfsprozess und das tiefere Verständnis der thermischelektrisch-mechanischen Zusammenhänge.