JPH04191684A - 半導体集積回路の信頼性評価方法 - Google Patents
半導体集積回路の信頼性評価方法Info
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- JPH04191684A JPH04191684A JP32465190A JP32465190A JPH04191684A JP H04191684 A JPH04191684 A JP H04191684A JP 32465190 A JP32465190 A JP 32465190A JP 32465190 A JP32465190 A JP 32465190A JP H04191684 A JPH04191684 A JP H04191684A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title description 5
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体集積回路の信頼性評価方法に関し、
特に金属配線膜のエレクトロマイグレーションによる平
均故障時間（ＭＴ Ｆ ； Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅｔｏ
Ｆａｉｌｕｒｅ）による評価方法に関するものである。
特に金属配線膜のエレクトロマイグレーションによる平
均故障時間（ＭＴ Ｆ ； Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅｔｏ
Ｆａｉｌｕｒｅ）による評価方法に関するものである。
近年、半導体集積回路は高集積化および高密度化が進み
、回路パターン寸法の微細化が進行している。この回路
パターン寸法の微細化に伴う半導体集積回路の電流密度
の増加および配線温度の上昇により、半導体集積回路の
金属配線膜にエレクトロマイグレーションが生じること
によって、金属配線膜の抵抗値の増加や断線等の発生と
いう信頼性の問題がある。
、回路パターン寸法の微細化が進行している。この回路
パターン寸法の微細化に伴う半導体集積回路の電流密度
の増加および配線温度の上昇により、半導体集積回路の
金属配線膜にエレクトロマイグレーションが生じること
によって、金属配線膜の抵抗値の増加や断線等の発生と
いう信頼性の問題がある。
エレクトロマイグレーションとは、導体中を流れる電子
と導体中の金属原子との相互作用による拡散現象の一種
である。すなわち、金属配線膜に電流を流すことにより
金属イオンが移動する減少である。これにより金属配線
膜中に金属イオンの過不足が生じ、金属配線膜中にボイ
ド（ｖｏｉｄ）が生じて断線に至ったり、ヒロック（ｈ
ｉｌｌｏｃｋ ）か生じて短絡故障を引き起こしたりす
ることがある。
と導体中の金属原子との相互作用による拡散現象の一種
である。すなわち、金属配線膜に電流を流すことにより
金属イオンが移動する減少である。これにより金属配線
膜中に金属イオンの過不足が生じ、金属配線膜中にボイ
ド（ｖｏｉｄ）が生じて断線に至ったり、ヒロック（ｈ
ｉｌｌｏｃｋ ）か生じて短絡故障を引き起こしたりす
ることがある。
したがって、このような金属配線膜のエレクトロマイグ
レーションによる平均故障時間（以下ｒＭＴＦＪ とい
う）を求めることにより、半導体集積回路の信頼性を評
価することができる。
レーションによる平均故障時間（以下ｒＭＴＦＪ とい
う）を求めることにより、半導体集積回路の信頼性を評
価することができる。
従来の半導体集積回路の信頼性評価方法を説明する。
高温雰囲気中で半導体集積回路を構成する金属配線膜に
電流を印加し、電流を印加している金属、配線膜の抵抗
値の増加、あるいは断線に至るまでの時間から半導体集
積回路の信頼性を評価していた。
電流を印加し、電流を印加している金属、配線膜の抵抗
値の増加、あるいは断線に至るまでの時間から半導体集
積回路の信頼性を評価していた。
また、半導体集積回路の金属配線膜のＭＴＦと金属配線
膜の温度Ｔ （Ｋ）との関係は次の■式で示されるため
、金属配線膜の温度Ｔを測定することにより、ＭＴＦを
求めることができ、これにより半導体集積回路の信頼性
を評価していた。
膜の温度Ｔ （Ｋ）との関係は次の■式で示されるため
、金属配線膜の温度Ｔを測定することにより、ＭＴＦを
求めることができ、これにより半導体集積回路の信頼性
を評価していた。
ＭＴＦ＝Ａ−Ｊ−”ｅｘｐ （ΔＥａ ／ＫＴ）−・・
■なお、■式において、 Ａ：配線固有の定数 Ｊ：試験時の電流密度（Ａ／ｃｆｆｒ）ｎ：電流依存性
の定数 ΔＥａ：拡散の活性化エネルギー（ｅ Ｖ）Ｋ：ボルツ
マン定数 である。
■なお、■式において、 Ａ：配線固有の定数 Ｊ：試験時の電流密度（Ａ／ｃｆｆｒ）ｎ：電流依存性
の定数 ΔＥａ：拡散の活性化エネルギー（ｅ Ｖ）Ｋ：ボルツ
マン定数 である。
しかしながら、金属配線膜の温度Ｔを測定するのは非常
に困難であるため、従来は、試験時の雰囲気温度や半導
体集積回路を構成するパッケージの熱抵抗から換算した
温度を■式の金属配線膜の温度Ｔとして用い、ＭＴＦを
求めていたため、高精度な評価を得るのが困難であった
。
に困難であるため、従来は、試験時の雰囲気温度や半導
体集積回路を構成するパッケージの熱抵抗から換算した
温度を■式の金属配線膜の温度Ｔとして用い、ＭＴＦを
求めていたため、高精度な評価を得るのが困難であった
。
この発明の目的は、高精度な評価が得られ、かつ短時間
で実施することのできる半導体集積回路の信頼性評価方
法を提供することである。
で実施することのできる半導体集積回路の信頼性評価方
法を提供することである。
この発明の半導体集積回路の信頼性評価方法は、高温雰
囲気中で半導体集積回路の金属配線膜に電流を供給しな
がら経時的に金属配線膜の抵抗値を測定し、この金属配
線膜の抵抗値から金属配線膜の温度を見積る。そして、
金属配線膜に供給する電流値と金属配線膜の温度とから
金属配線膜のエレクトロマイグレーションによる平均故
障時間を求めることを特徴とする。
囲気中で半導体集積回路の金属配線膜に電流を供給しな
がら経時的に金属配線膜の抵抗値を測定し、この金属配
線膜の抵抗値から金属配線膜の温度を見積る。そして、
金属配線膜に供給する電流値と金属配線膜の温度とから
金属配線膜のエレクトロマイグレーションによる平均故
障時間を求めることを特徴とする。
この発明の構成によれば、高温雰囲気中で半導体集積回
路の金属配線膜に電流を供給しながら経時的に金属配線
膜の抵抗値を測定し、この金属配線膜の抵抗値から金属
配線膜の温度を見積る。そして、金属配線膜に供給する
電流値と金属配線膜の温度とから金属配線膜のエレクト
ロマイグレーションによる平均故障時間を求める。
路の金属配線膜に電流を供給しながら経時的に金属配線
膜の抵抗値を測定し、この金属配線膜の抵抗値から金属
配線膜の温度を見積る。そして、金属配線膜に供給する
電流値と金属配線膜の温度とから金属配線膜のエレクト
ロマイグレーションによる平均故障時間を求める。
この発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。
′ 第１図はこの発明による半導体集積回路の信頼
性評価方法に用いる試験回路の構成を示す概念図である
。
性評価方法に用いる試験回路の構成を示す概念図である
。
第１図において、１は被評価対象となる半導体集積回路
、２は半導体集積回路１の金属配線膜の抵抗、３，４は
金属配線膜の取り出し端子、５は試験電流を供給する電
流源、６は電圧計である。
、２は半導体集積回路１の金属配線膜の抵抗、３，４は
金属配線膜の取り出し端子、５は試験電流を供給する電
流源、６は電圧計である。
以上のように構成された試験回路による半導体集積回路
の信頼性評価方法を説明する。
の信頼性評価方法を説明する。
まず、室温Ｔ０中て電流源５から金属配線膜自体が発熱
しない程度の電流を金属配線膜の端子３゜４間に供給し
、この電流による金属配線膜の端子３．４間の電圧を電
圧計６により測定し、金属配線膜の初期抵抗値Ｒ０を求
める。
しない程度の電流を金属配線膜の端子３゜４間に供給し
、この電流による金属配線膜の端子３．４間の電圧を電
圧計６により測定し、金属配線膜の初期抵抗値Ｒ０を求
める。
つぎに、半導体集積回路の雰囲気温度を高温に設定し試
験を行う。この高温雰囲気中で電流源５から金属配線膜
の端子３．４間に一定の試験電流を供給する。この供給
した電流により、設定した雰囲気温度よりも金属配線膜
の温度は上昇する。
験を行う。この高温雰囲気中で電流源５から金属配線膜
の端子３．４間に一定の試験電流を供給する。この供給
した電流により、設定した雰囲気温度よりも金属配線膜
の温度は上昇する。
このときの金属配線膜の端子３，４間の電圧を電圧計６
により測定し、金属配線膜の試験抵抗値Ｒを求める。こ
の求めた試験抵抗値Ｒと初期抵抗値Ｒｏとの関係は次の
■式で示される。
により測定し、金属配線膜の試験抵抗値Ｒを求める。こ
の求めた試験抵抗値Ｒと初期抵抗値Ｒｏとの関係は次の
■式で示される。
Ｒ＝Ｒ，（１＋αＴ、）・・・■
なお、■式において、αは温度係数、Ｔ、は初期の室温
Ｔ０からの金属配線膜の上昇温度であり、温度係数αは
、予め２つの異なる温度の条件下で、上述と同様にして
、金属配線膜の抵抗値を測定することにより容易に求め
ることができる。
Ｔ０からの金属配線膜の上昇温度であり、温度係数αは
、予め２つの異なる温度の条件下で、上述と同様にして
、金属配線膜の抵抗値を測定することにより容易に求め
ることができる。
■式より、金属配線膜の上昇温度Ｔ、は、Ｔ Ｉ−１／
α（（Ｒ／ＲＯ）−ｔ） となり、この上昇温度Ｔ、と初期の室温Ｔ０から試験中
の金属配線膜の温度Ｔを求め、この金属配線膜の温度Ｔ
を０式に代入することによりＭＴＦを求めることができ
る。これは、同一サンプルで複数回試験を行う場合、金
属配線膜の試験抵抗値Ｒが全く同じであることは殆どな
く、金属配線膜の上昇温度Ｔ１も試験毎に異なった値と
なるため、上述のようにして求めた試験中の金属配線膜
の温度Ｔを０式に代入することにより、温度補正された
高精度なＭＴＦを求めることができる。
α（（Ｒ／ＲＯ）−ｔ） となり、この上昇温度Ｔ、と初期の室温Ｔ０から試験中
の金属配線膜の温度Ｔを求め、この金属配線膜の温度Ｔ
を０式に代入することによりＭＴＦを求めることができ
る。これは、同一サンプルで複数回試験を行う場合、金
属配線膜の試験抵抗値Ｒが全く同じであることは殆どな
く、金属配線膜の上昇温度Ｔ１も試験毎に異なった値と
なるため、上述のようにして求めた試験中の金属配線膜
の温度Ｔを０式に代入することにより、温度補正された
高精度なＭＴＦを求めることができる。
また、この実施例によれば、電流源５から金属配線膜へ
非常に大きな電流を供給することにより、短時間で高精
度なＭＴＦを求めることができる。
非常に大きな電流を供給することにより、短時間で高精
度なＭＴＦを求めることができる。
この発明の半導体集積回路の信頼性評価方法は、高温雰
囲気中で半導体集積回路の金属配線膜に電流を供給しな
がら経時的に金属配線膜の抵抗値を測定し、この金属配
線膜の抵抗値から金属配線膜の温度を見積ることにより
、高精度なエレクトロマイグレーションによる平均故障
時間を求めることができる。さらに、金属配線膜に供給
する電流を太き（することにより短時間で実施すること
ができる。
囲気中で半導体集積回路の金属配線膜に電流を供給しな
がら経時的に金属配線膜の抵抗値を測定し、この金属配
線膜の抵抗値から金属配線膜の温度を見積ることにより
、高精度なエレクトロマイグレーションによる平均故障
時間を求めることができる。さらに、金属配線膜に供給
する電流を太き（することにより短時間で実施すること
ができる。
第１図はこの発明による半導体集積回路の信頼性評価方
法に用いる試験回路の構成を示す概念図である。 ｌ・・・半導体集積回路、２・・・金属配線膜の抵抗、
５・・・電流源
法に用いる試験回路の構成を示す概念図である。 ｌ・・・半導体集積回路、２・・・金属配線膜の抵抗、
５・・・電流源
Claims (1)
- 高温雰囲気中で半導体集積回路の金属配線膜に電流を供
給しながら経時的に前記金属配線膜の抵抗値を測定し、
この金属配線膜の抵抗値から前記金属配線膜の温度を見
積り、前記金属配線膜に供給する電流値と前記金属配線
膜の温度とから前記金属配線膜のエレクトロマイグレー
ションによる平均故障時間を求めることを特徴とする半
導体集積回路の信頼性評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32465190A JPH04191684A (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 半導体集積回路の信頼性評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32465190A JPH04191684A (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 半導体集積回路の信頼性評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04191684A true JPH04191684A (ja) | 1992-07-09 |
Family
ID=18168207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32465190A Pending JPH04191684A (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 半導体集積回路の信頼性評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04191684A (ja) |
-
1990
- 1990-11-26 JP JP32465190A patent/JPH04191684A/ja active Pending
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