Abstract
Electromigration Phenomena in Al-1%Si thin film interconnections under DC and PDC conditions were investigated. Thin film interconnections with $SiO_2$ and PSG/$SiO_2$ dielectric passivation layer were formed by a standard photolithography process method and test line lengths were 100, 400, 800, 1200, and 1600 $\mu\textrm{m}$. The current density of $1.19\times10^7\textrm{A/cm}^2$ was stressed in Al-1%Si thin film interconnections under DC condition. The current density of $1.19\times10^7\textrm{A/cm}^2$ was also applied under PDC condition at the frequency of 1 Hz with the duty factor of 0.5. The electromigration resistance of PSG/SiO2 dielectric passivation test line was stronger than $SiO_2$ dielectric passivation test line. The lifetime under PDC was 2-4 times longer than DC condition. As the thin film interconnection line increased, the lifetime decreased and saturated over the critical length. Failure patterns by an electromigration were dominated by void-induced electrical open and hillock-induced electrical short.
절연보호막 처리된 Al-1%Si 박막배선에서 DC와 PDC 조건하에서의 Electromigration 현상에 관하여 조사하였다. $SiO_2$와 PSG/$SiO_2$ 절연보호막 층을 갖는 박막배선은 표준 사진식각 공정으로 제작되었고, 테스트라인 길이는 100, 400, 800, 1200, 1600 $\mu\textrm{m}$이다. Al-l%Si 박막배선에 고정된 전류밀도 $1.19\times10^7\textrm{A/cm}^2$의 DC와 duty factor가 0.5인 1Hz의 주파수에 고정된 전류밀도 $1.19\times10^7\textrm{A/cm}^2$의 PDC를 인가하였다. Electromigration 테스트에서 PSG/$SiO_2$ 절연보호막 시편의 Electromigration 저항성이 $SiO_2$ 절연보호막 시편보다 우수함을 알 수 있었다. PDC 에서 박막 배선의 수명이 DC 보다 2-4배 정도 길게 나타났으며, 박막 배선의 길이가 증가 할 수록 수명이 감소하다가 임계길이 이상에서 포화되는 경향을 보인다. Electromigration에 의한 결함 형태로는 전기적 개방을 야기시키는 보이드와 전기적 단락을 야기시키는 힐록이 지배적이다.
