Finite-Elemente-Analyse von modernen Leitbahnsystemen

In modernen Leitbahnsystemen wird zunehmend die Al-Metallisierung durch eine Cu-Metallisierung und das SiO2-Dielektrikum durch ein Low-k-Dielektrikum ersetzt. In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss verschiedener Low-k-Dielektrika auf die Lebensdauer von Leitbahnen in Al- und Cu-Technologie untersucht. Die Untersuchungen erfolgen mit Hilfe der Finite-Elemente-Analyse. Industriell für Lebensdauertests eingesetzte S-Bahn-Strukturen wurden mit Hilfe von dreidimensionalen Modellen mit SiO2 sowie verschiedenen Low-k-Dielektrika (Black Diamond(TM), SiLK(TM), CF-Polymer) modelliert und geschlossen bezüglich der Auswirkungen von Elektromigration, Thermomigration und Stressmigration auf den Massenfluss, die Massenflussdivergenz und die Lebensdauer untersucht. Ein Technologievergleich zeigt, dass die Lebensdauer durch die Low-k-Dielektrika wesentlich verkürzt wird. Durch die Wahl einer hybriden Architektur kann diese Verkürzung teilweise kompensiert werden, ohne den elektrischen Vorteil der Low-k-Dielektrika wesentlich zu verringern.