Ist es angesichts der Metallabmessungen und des Materials möglich, den maximalen Strom zu bestimmen, den die Struktur verarbeiten kann? [Halbleiterverarbeitung]

Ich habe eine Linienbreitenstruktur, die einen sehr geringen Widerstand hat. Ich möchte den maximalen Strom wissen, den diese Struktur verarbeiten kann.

Da der Widerstand des Metalls so niedrig ist, ist es schwierig, den Spannungsabfall zu messen. Wir können die Größe der Struktur nicht ändern (wie es bei allen unseren Masken der Fall ist und wir auch nur begrenzt Platz haben) und wir können die Spannungsauflösung unseres Testers nicht erhöhen (ohne Kapazität zu opfern oder Geld auszugeben).

Die einzige Lösung, die mir einfällt, besteht darin, den Prüfstrom zu erhöhen.

Ich habe nach einer Gleichung oder einer Reihe von Gleichungen gesucht, die mir sagen, bei welchem ​​​​Strom die Struktur bricht (wie eine Sicherung). Ich bin sicher, dass angesichts der Strukturabmessungen (LWH) und der Materialparameter (spezifischer Widerstand, Wärmeleitfähigkeit usw.) diese oder eine ähnliche Gleichung existiert. Allerdings komme ich damit nicht klar...

Und dann, um die Sache noch komplizierter zu machen, pulsiere ich diesen Strom mit einer Pulsbreite von <= 100 ms. Normalerweise ist es nur ein einzelner Impuls, daher macht ein Arbeitszyklus nicht viel Sinn.

Danke,

Du meinst, du pulsierst es nur einmal alle 1000 Sekunden? Oder meinst du Pulsbreite <100usec?
Ich verwende 150 Ampere pro Quadratzentimeter .... ich versuche mich immer noch zu erinnern, woher das kommt ....
Nun, ich pulsiere es wirklich nur einmal mit einem Puls von 100 ms oder weniger, also denke ich, dass der Arbeitszyklus nicht wirklich sinnvoll ist ... Ich habe den Beitrag aktualisiert, um klarer zu sein.
Meine Erinnerung an die IC-Verdrahtung, wenn sie in SiO eingebettet ist 2 , ist das ein Dauerstrom in der Größenordnung von 10 5 A/cm 2 ist akzeptabel. Es sind jedoch viele Variablen beteiligt, einschließlich der Kornstruktur des Metalls und der Gleichmäßigkeit der Linienbreite.

Antworten (3)

Nun, es gibt Papiere wie dieses , die die Schmelzstromgrenzen vorhersagen. Die für den normalen langfristigen Dauerbetrieb von ICs festgelegten Stromgrenzen werden nicht durch Schmelzstrom, sondern durch Elektromigration begrenzt, sodass sie ziemlich konservativ wären.

Sie könnten auch einfach ein paar Proben opfern, um empirisch zu bestimmen, wo die Grenzen liegen.

Ich bin mir nicht sicher, ob dies zu den gewünschten Ergebnissen führen wird - ob es sich um Aluminium oder Kupfer oder etwas anderes handelt, das Metall wird einen signifikanten Temperaturkoeffizienten haben , und wenn Sie es pulsieren, damit es sich um Hunderte von K erwärmt, Wie werden Sie den Temperatureffekt vom Raumtemperaturwiderstand trennen? Ich nehme an, wenn Sie genügend Punkte hätten, könnten Sie eine Kurve zurück in das Gras extrapolieren, wo die Temperaturänderung minimal ist.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich weiß, dass nicht jedes Problem einen Schaltungsentwurf als Lösung hat, aber könnten Sie einfach einen Vorverstärker für Ihren Tester bauen?

Es sieht so aus, als müsste ich einfach das DOE laufen lassen und Dinge kaputt machen. Ein Vorverstärker könnte funktionieren, aber er müsste auch mit HV umgehen können, da dieser Teil eines viel größeren Produktionstesters ist, der viele verschiedene Strukturen sondiert. Was die R-T-Korrelation betrifft, so korrigieren wir sie bereits, daher wird es nicht allzu schwierig sein, diese Korrektur zu ändern, solange ich das neue T kenne.
Okay, ich hoffe, das von mir verlinkte Papier zur thermischen Analyse der Schmelzgrenzen von Metallverbindungen unter kurzzeitigen Stromimpulsen (kostenlos herunterladbar) könnte auch helfen. Ziemlich nah an dem, was Sie fragen, aber sie haben keine so gute Übereinstimmung mit ihren Modellen erzielt.

Wenn Sie die Metallzusammensetzung kennen, können Sie den spezifischen Durchgangswiderstand leicht ermitteln. Sobald Sie das wissen, können Sie aus den Leitungsabmessungen den Widerstand berechnen.

Kupfer hat beispielsweise einen spezifischen Widerstand (rho) von 1,68 × 10 − 8 Ω M . Pouillets Gesetz sagt R = ρ L A , wobei L die Länge und A die Querschnittsfläche ist.

Wenn Sie den Schmelzstrom bestimmen möchten, müssen Sie die Wärmekapazität und den Wärmekoeffizienten des spezifischen Widerstands berücksichtigen, aber in erster Ordnung ist dies ziemlich einfach, insbesondere bei sehr kurzen Impulsen, bei denen nur wenig Zeit für die Diffusion und/oder Abstrahlung von Wärme bleibt aus den Hotspots.

Im 2. Teil scheitere ich. Ich weiß, wie man den Blatt-Rho berechnet, sowohl mit theoretischen als auch mit elektrischen Messmitteln. Es ist zu lange her, dass ich irgendwelche thermischen Sachen gemacht habe.

Der maximale Strom für eine gegebene Metallstruktur in einer integrierten Schaltung hängt von vielen Faktoren ab, wie Leitermaterial, Geometrie, Abmessungen, Temperatur, angestrebte Produktlebensdauer. Während Sie den Widerstand einer bestimmten Struktur leicht von Hand abschätzen können, ist dies für den maximalen Strom nicht so einfach.

Deshalb finden Sie diese Informationen im Design Manual Ihres Halbleiterprozesses .

Üblicherweise finden Sie eine Beziehung zwischen Stromdichte und Lebensdauer (höherer Strom verringert die Lebensdauer der Schaltung) sowie einen absoluten Maximalstrom.

Stromdichte vs. Lebensdauer ist Elektromigration. Mich interessiert nur der maximale Kurzzeitstrom, den ich durch dieses DUT drücken kann.
Nach meiner Erfahrung gibt die Gießerei Empfehlungen für die maximale Stromdichte, um eine Gerätelebensdauer von 10 Jahren bei einer bestimmten maximalen Betriebstemperatur zu erreichen. Ich habe noch nie so etwas wie einen kurzzeitigen Sicherungsstrom gesehen, weil niemand beabsichtigt, einen Chip auch nur in der Nähe dieser Bedingungen zu betreiben. Können Sie ein Beispiel für eine absolute Maximalstromspezifikation geben?
Ist es angesichts der Metallabmessungen und des Materials möglich, den maximalen Strom zu bestimmen, den die Struktur verarbeiten kann? [Halbleiterverarbeitung]
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