JPH09246342A - エレクトロマイグレーション評価方法及び装置 - Google Patents
エレクトロマイグレーション評価方法及び装置Info
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- JPH09246342A JPH09246342A JP8207096A JP8207096A JPH09246342A JP H09246342 A JPH09246342 A JP H09246342A JP 8207096 A JP8207096 A JP 8207096A JP 8207096 A JP8207096 A JP 8207096A JP H09246342 A JPH09246342 A JP H09246342A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エレクトロマイグレーションによる寿命算出
後、温度補正することなく正確なエレクトロマイグレー
ションによる寿命評価が可能なエレクトロマイグレーシ
ョン評価方法及び装置を提供する。 【解決手段】 寿命評価すべきサンプルを準備するステ
ップ（Ｓ１）と、前記サンプル抵抗の温度特性を測定す
るステップ（Ｓ２）と、前記サンプルを前記恒温槽内に
セットするステップ（Ｓ３）と、恒温槽の温度を設定す
るステップ（Ｓ４）と、サンプル抵抗をエレクトロマイ
グレーション進行前に測定するステップ（Ｓ５）と、測
定した抵抗値に基づいてサンプルが所定の温度になるよ
うに恒温槽温度を調整するステップ（Ｓ１０）と、サン
プル抵抗が判定値になるまでの時間を測定するステップ
（Ｓ６）と、測定時間から寿命を算出するステップ（Ｓ
７）とを有する。
後、温度補正することなく正確なエレクトロマイグレー
ションによる寿命評価が可能なエレクトロマイグレーシ
ョン評価方法及び装置を提供する。 【解決手段】 寿命評価すべきサンプルを準備するステ
ップ（Ｓ１）と、前記サンプル抵抗の温度特性を測定す
るステップ（Ｓ２）と、前記サンプルを前記恒温槽内に
セットするステップ（Ｓ３）と、恒温槽の温度を設定す
るステップ（Ｓ４）と、サンプル抵抗をエレクトロマイ
グレーション進行前に測定するステップ（Ｓ５）と、測
定した抵抗値に基づいてサンプルが所定の温度になるよ
うに恒温槽温度を調整するステップ（Ｓ１０）と、サン
プル抵抗が判定値になるまでの時間を測定するステップ
（Ｓ６）と、測定時間から寿命を算出するステップ（Ｓ
７）とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトロマイグ
レーション評価方法及び装置に関する。更に詳しくは、
温度補正せずに、エレクトロマイグレーションによる寿
命評価を迅速に且つ正確に行うことが可能なエレクトロ
マイグレーション評価方法及び装置に関するものであ
る。
レーション評価方法及び装置に関する。更に詳しくは、
温度補正せずに、エレクトロマイグレーションによる寿
命評価を迅速に且つ正確に行うことが可能なエレクトロ
マイグレーション評価方法及び装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】エレクトロマイグレーションとは、電流
が流れている金属内において、金属イオンが電流とは逆
の方向に動く現象をいう。このエレクトロマイグレーシ
ョンは金属からなる半導体装置用配線パターンにも生じ
る現象であり、電流密度が大きく、配線温度が高いほど
増加する。このとき、金属イオンの流れが均一であれ
ば、故障には結びつかないが、配線パターンのように多
結晶であり、結晶粒界が多数存在する金属からなるもの
においては、金属イオンの流れが不均一となるため、金
属イオンの過不足が生じて、断線故障や短絡故障を引き
起こす。そこで、配線パターンにおいては、エレクトロ
マイグレーションによる寿命評価が必要となる。このエ
レクトロマイグレーション評価は、実デバイス条件すな
わち配線パターンの通常の使用状態である小電流（ｊ＝
ｌｅ５Ａ／ｃｍ2程度）で行うのが理想的であるが、時
間がかかり過ぎるため、高温度（１７５〜２００℃）、
大電流（ｊ＝ｌｅ６〜７Ａ／ｃｍ2程度）で迅速に行う
のが一般である。この高加速条件でのエレクトロマイグ
レーション寿命から、実デバイス条件でのエレクトロマ
イグレーション寿命を見積る場合は、エレクトロマイグ
レーションの進行前のジュール発熱の影響を除かなくて
はならない。
が流れている金属内において、金属イオンが電流とは逆
の方向に動く現象をいう。このエレクトロマイグレーシ
ョンは金属からなる半導体装置用配線パターンにも生じ
る現象であり、電流密度が大きく、配線温度が高いほど
増加する。このとき、金属イオンの流れが均一であれ
ば、故障には結びつかないが、配線パターンのように多
結晶であり、結晶粒界が多数存在する金属からなるもの
においては、金属イオンの流れが不均一となるため、金
属イオンの過不足が生じて、断線故障や短絡故障を引き
起こす。そこで、配線パターンにおいては、エレクトロ
マイグレーションによる寿命評価が必要となる。このエ
レクトロマイグレーション評価は、実デバイス条件すな
わち配線パターンの通常の使用状態である小電流（ｊ＝
ｌｅ５Ａ／ｃｍ2程度）で行うのが理想的であるが、時
間がかかり過ぎるため、高温度（１７５〜２００℃）、
大電流（ｊ＝ｌｅ６〜７Ａ／ｃｍ2程度）で迅速に行う
のが一般である。この高加速条件でのエレクトロマイグ
レーション寿命から、実デバイス条件でのエレクトロマ
イグレーション寿命を見積る場合は、エレクトロマイグ
レーションの進行前のジュール発熱の影響を除かなくて
はならない。
【０００３】図４は、従来のエレクトロマイグレーショ
ン評価方法の過程を順に示したフローチャートである。
このフローチャートに基づいて従来のエレクトロマイグ
レーションによる寿命評価の方法を説明する。
ン評価方法の過程を順に示したフローチャートである。
このフローチャートに基づいて従来のエレクトロマイグ
レーションによる寿命評価の方法を説明する。
【０００４】先ず、寿命を比較評価すべき２種類の配線
パターンのサンプルＡ、Ｂを準備し恒温槽内にセットす
る（ステップＳ１）。
パターンのサンプルＡ、Ｂを準備し恒温槽内にセットす
る（ステップＳ１）。
【０００５】次に、恒温槽内のサンプルＡ、Ｂに小電流
を流してジュール発熱しない状態に於いて、サンプル
Ａ、Ｂの抵抗の恒温槽温度に対する温度特性を測定する
（ステップＳ２）。
を流してジュール発熱しない状態に於いて、サンプル
Ａ、Ｂの抵抗の恒温槽温度に対する温度特性を測定する
（ステップＳ２）。
【０００６】次に、エレクトロマイグレーションによる
寿命評価のために、前記サンプルＡ、Ｂを別々の恒温槽
内にセットする（ステップＳ３）。
寿命評価のために、前記サンプルＡ、Ｂを別々の恒温槽
内にセットする（ステップＳ３）。
【０００７】前記恒温槽の温度をサンプルＡ、Ｂの評価
条件温度に設定する（ステップＳ４）。
条件温度に設定する（ステップＳ４）。
【０００８】次に、サンプルＡ、Ｂに大電流を流してジ
ュール発熱する状態に於いて、前記サンプルＡ，Ｂの抵
抗をエレクトロマイグレーションの進行前に測定する
（ステップＳ５）。この抵抗値に基づき前記温度特性か
らジュール発熱による温度上昇分が算出される。
ュール発熱する状態に於いて、前記サンプルＡ，Ｂの抵
抗をエレクトロマイグレーションの進行前に測定する
（ステップＳ５）。この抵抗値に基づき前記温度特性か
らジュール発熱による温度上昇分が算出される。
【０００９】次に、測定後前記サンプルＡ，Ｂの抵抗が
判定基準抵抗値になるまでの時間を測定する（ステップ
Ｓ６）。
判定基準抵抗値になるまでの時間を測定する（ステップ
Ｓ６）。
【００１０】次に、測定した時間からエレクトロマイグ
レーションによる寿命を算出する（ステップＳ７）。
レーションによる寿命を算出する（ステップＳ７）。
【００１１】次に、算出したサンプルＡ，Ｂの寿命につ
いて温度補正する（ステップＳ８）。この補正演算は、
前述のステップＳ５で求めたジュール発熱による温度上
昇分を除去するための補正である。このようにジュール
発熱による温度上昇の影響を除くことにより純粋にエレ
クトロマイグレーションのみによる寿命評価が可能にな
る。
いて温度補正する（ステップＳ８）。この補正演算は、
前述のステップＳ５で求めたジュール発熱による温度上
昇分を除去するための補正である。このようにジュール
発熱による温度上昇の影響を除くことにより純粋にエレ
クトロマイグレーションのみによる寿命評価が可能にな
る。
【００１２】最後に、サンプルＡ，Ｂの寿命を比較評価
する（ステップＳ９）。
する（ステップＳ９）。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のエレクトロマイグレーション評価方法によれば、ス
テップＳ４において、恒温槽の温度をサンプルの評価条
件温度にした後、サンプルＡ、Ｂがジュール発熱により
評価条件温度より高くなっているにもかかわらず、その
上昇温度のままエレクトロマイグレーションによる寿命
を算出するための時間を測定している。したがって、ス
テップＳ８において寿命を算出した後、ジュール発熱の
分だけ温度補正して、ジュール発熱の影響を除いてい
る。寿命の補正演算は、以下に示す数１のブラックの式
が用いられ、この場合、Ｑとして、通常のＡｌの粒界拡
散エネルギーである０．５５ｅＶの値を用いて補正を行
っていた。
来のエレクトロマイグレーション評価方法によれば、ス
テップＳ４において、恒温槽の温度をサンプルの評価条
件温度にした後、サンプルＡ、Ｂがジュール発熱により
評価条件温度より高くなっているにもかかわらず、その
上昇温度のままエレクトロマイグレーションによる寿命
を算出するための時間を測定している。したがって、ス
テップＳ８において寿命を算出した後、ジュール発熱の
分だけ温度補正して、ジュール発熱の影響を除いてい
る。寿命の補正演算は、以下に示す数１のブラックの式
が用いられ、この場合、Ｑとして、通常のＡｌの粒界拡
散エネルギーである０．５５ｅＶの値を用いて補正を行
っていた。
【００１４】
【数１】ｔ50＝Ａ・ｊ-n・ｅｘｐ（Ｑ／ｋＴ） Ａ：定数 ｊ：電流密度 ｎ：電流加速係数 Ｑ：活性化エネルギー ｋ：ボルツマン定数 Ｔ：温度 ｔ50：累積故障率５０％となる時間 しかし、実際にはＱは温度や構造によって異なるため、
異なる温度条件下でのエレクトロマイグレーション耐性
を比較する場合、正確な温度補正ができず、したがっ
て、正確にエレクトロマイグレーションによる寿命評価
ができなかった。本発明は、上記従来技術の欠点に鑑み
なされたものであって、エレクトロマイグレーションに
よる寿命算出後、温度補正することなく正確なエレクト
ロマイグレーションによる寿命評価が可能なエレクトロ
マイグレーション評価方法及び装置を提供することを目
的とする。
異なる温度条件下でのエレクトロマイグレーション耐性
を比較する場合、正確な温度補正ができず、したがっ
て、正確にエレクトロマイグレーションによる寿命評価
ができなかった。本発明は、上記従来技術の欠点に鑑み
なされたものであって、エレクトロマイグレーションに
よる寿命算出後、温度補正することなく正確なエレクト
ロマイグレーションによる寿命評価が可能なエレクトロ
マイグレーション評価方法及び装置を提供することを目
的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、エレクトロマイグレーションに
よる寿命評価をすべきサンプルを準備するステップ（Ｓ
１）と、恒温槽内の前記サンプルからジュール発熱しな
い状態に於いて、前記サンプルの抵抗の恒温槽温度に対
する温度特性を測定するステップ（Ｓ２）と、エレクト
ロマイグレーションによる寿命評価のために、前記サン
プルを前記恒温槽内にセットするステップ（Ｓ３）と、
前記恒温槽の温度を設定するステップ（Ｓ４）と、ジュ
ール発熱する前記サンプルの抵抗をエレクトロマイグレ
ーションの進行前に測定するステップ（Ｓ５）と、測定
した前記サンプルの抵抗値から前記温度特性に基づいて
前記サンプルが所定の温度になるように前記恒温槽の温
度を調整するステップ（Ｓ１０）と、調整後前記サンプ
ルの抵抗が判定基準抵抗値になるまでの時間を測定する
ステップ（Ｓ６）と、前記測定した時間からエレクトロ
マイグレーションによる寿命を算出するステップ（Ｓ
７）とを有するエレクトロマイグレーション評価方法を
提供する。
め、本発明においては、エレクトロマイグレーションに
よる寿命評価をすべきサンプルを準備するステップ（Ｓ
１）と、恒温槽内の前記サンプルからジュール発熱しな
い状態に於いて、前記サンプルの抵抗の恒温槽温度に対
する温度特性を測定するステップ（Ｓ２）と、エレクト
ロマイグレーションによる寿命評価のために、前記サン
プルを前記恒温槽内にセットするステップ（Ｓ３）と、
前記恒温槽の温度を設定するステップ（Ｓ４）と、ジュ
ール発熱する前記サンプルの抵抗をエレクトロマイグレ
ーションの進行前に測定するステップ（Ｓ５）と、測定
した前記サンプルの抵抗値から前記温度特性に基づいて
前記サンプルが所定の温度になるように前記恒温槽の温
度を調整するステップ（Ｓ１０）と、調整後前記サンプ
ルの抵抗が判定基準抵抗値になるまでの時間を測定する
ステップ（Ｓ６）と、前記測定した時間からエレクトロ
マイグレーションによる寿命を算出するステップ（Ｓ
７）とを有するエレクトロマイグレーション評価方法を
提供する。
【００１６】上記方法によれば、ジュール発熱しない状
態のサンプルの抵抗とこのサンプルを収容する恒温槽の
温度との関係の温度特性を測定し、前記恒温槽の温度を
設定してジュール発熱する前記サンプルの抵抗をエレク
トロマイグレーションの進行前に測定し、測定したジュ
ール発熱する前記サンプルの抵抗値から前記温度特性に
基づいて前記サンプルが所定の温度になるように前記恒
温槽の温度を調整し、調整後前記サンプルの抵抗が判定
基準抵抗値になるまでの時間を測定し、その測定した時
間からエレクトロマイグレーションによる寿命を算出し
たので、前記従来方法のように温度補正演算をすること
なく、即ち従来は恒温槽の温度を設定した後、その温度
を、設定状態のままサンプルの抵抗が判定基準抵抗値に
なるまでの時間を測定するときにもそのまま用い、エレ
クトロマイグレーションによる寿命を算出した後に、温
度上昇分を除くように寿命の算出に用いられる前記ブラ
ックの式を温度補正していたが、本発明ではこのような
補正をすることなく、エレクトロマイグレーションによ
る寿命評価を正確に行うことができる。
態のサンプルの抵抗とこのサンプルを収容する恒温槽の
温度との関係の温度特性を測定し、前記恒温槽の温度を
設定してジュール発熱する前記サンプルの抵抗をエレク
トロマイグレーションの進行前に測定し、測定したジュ
ール発熱する前記サンプルの抵抗値から前記温度特性に
基づいて前記サンプルが所定の温度になるように前記恒
温槽の温度を調整し、調整後前記サンプルの抵抗が判定
基準抵抗値になるまでの時間を測定し、その測定した時
間からエレクトロマイグレーションによる寿命を算出し
たので、前記従来方法のように温度補正演算をすること
なく、即ち従来は恒温槽の温度を設定した後、その温度
を、設定状態のままサンプルの抵抗が判定基準抵抗値に
なるまでの時間を測定するときにもそのまま用い、エレ
クトロマイグレーションによる寿命を算出した後に、温
度上昇分を除くように寿命の算出に用いられる前記ブラ
ックの式を温度補正していたが、本発明ではこのような
補正をすることなく、エレクトロマイグレーションによ
る寿命評価を正確に行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】好ましい実施の形態においては、
前記サンプルは半導体装置用配線パターンである。
前記サンプルは半導体装置用配線パターンである。
【００１８】また、本発明においては、エレクトロマイ
グレーションによる寿命評価をすべきサンプルを収容す
る恒温槽と、前記サンプルの抵抗を測定する測定手段と
、ジュール発熱しない前記サンプルの抵抗の恒温槽温
度に対する温度特性からジュール発熱する前記サンプル
の抵抗に応じて前記恒温槽の温度を自動調整する手段
と、エレクトロマイグレーションによる寿命を算出する
算出手段とを備えたことを特徴とするエレクトロマイグ
レーション評価装置を提供する。
グレーションによる寿命評価をすべきサンプルを収容す
る恒温槽と、前記サンプルの抵抗を測定する測定手段と
、ジュール発熱しない前記サンプルの抵抗の恒温槽温
度に対する温度特性からジュール発熱する前記サンプル
の抵抗に応じて前記恒温槽の温度を自動調整する手段
と、エレクトロマイグレーションによる寿命を算出する
算出手段とを備えたことを特徴とするエレクトロマイグ
レーション評価装置を提供する。
【００１９】
【実施例】エレクトロマイグレーションは、前述したよ
うに、配線パターンのように多結晶であり、結晶粒界が
多数存在する金属からなるものにおいては、断線故障や
短絡故障を引き起こす原因となるため、エレクトロマイ
グレーションによる寿命評価が必要である。また、実デ
バイス条件でのエレクトロマイグレーションによる寿命
評価は、時間がかかり過ぎるため、高加速条件でのエレ
クトロマイグレーション寿命から実デバイス条件でのエ
レクトロマイグレーション寿命を見積るのが一般的であ
る。その場合は、従来では、エレクトロマイグレーショ
ンの進行前のジュール発熱の影響を除かなくてはならな
いが、本発明に係るエレクトロマイグレーション評価方
法では、その必要はない。
うに、配線パターンのように多結晶であり、結晶粒界が
多数存在する金属からなるものにおいては、断線故障や
短絡故障を引き起こす原因となるため、エレクトロマイ
グレーションによる寿命評価が必要である。また、実デ
バイス条件でのエレクトロマイグレーションによる寿命
評価は、時間がかかり過ぎるため、高加速条件でのエレ
クトロマイグレーション寿命から実デバイス条件でのエ
レクトロマイグレーション寿命を見積るのが一般的であ
る。その場合は、従来では、エレクトロマイグレーショ
ンの進行前のジュール発熱の影響を除かなくてはならな
いが、本発明に係るエレクトロマイグレーション評価方
法では、その必要はない。
【００２０】図１は、評価すべきサンプルであるテスト
配線パターン１の抵抗測定回路である。このテスト配線
パターン１は、その両端に２ａ〜２ｄのパッドが設けら
れ、パッド２ａとパッド２ｂ間に一定の電流を流すため
の定電流電源３が接続され、パッド２ｃとパッド２ｄ間
に電圧計４が接続される。この電圧計４の測定値に基づ
いて配線パターン１の抵抗が算出される。テスト配線パ
ターン１としては、サンプルＡ，Ｂが準備される。サン
プルＡは、例えば厚さ５００ｎｍのＡｌ−０．５％Ｃｕ
膜と厚さ１００ｎｍのＴｉＮ膜の２重膜からなるもので
あり、サンプルＢは、厚さ５００ｎｍのＡｌ−１％Ｓｉ
ー０．５％Ｃｕ膜と厚さ１００ｎｍのＴｉ膜の２重膜か
らなるものである。両サンプルＡ，Ｂとも、配線幅は２
μｍ、配線長は５００μｍ、配線断面積１．０μｍ2で
ある。
配線パターン１の抵抗測定回路である。このテスト配線
パターン１は、その両端に２ａ〜２ｄのパッドが設けら
れ、パッド２ａとパッド２ｂ間に一定の電流を流すため
の定電流電源３が接続され、パッド２ｃとパッド２ｄ間
に電圧計４が接続される。この電圧計４の測定値に基づ
いて配線パターン１の抵抗が算出される。テスト配線パ
ターン１としては、サンプルＡ，Ｂが準備される。サン
プルＡは、例えば厚さ５００ｎｍのＡｌ−０．５％Ｃｕ
膜と厚さ１００ｎｍのＴｉＮ膜の２重膜からなるもので
あり、サンプルＢは、厚さ５００ｎｍのＡｌ−１％Ｓｉ
ー０．５％Ｃｕ膜と厚さ１００ｎｍのＴｉ膜の２重膜か
らなるものである。両サンプルＡ，Ｂとも、配線幅は２
μｍ、配線長は５００μｍ、配線断面積１．０μｍ2で
ある。
【００２１】図２は、図１のサンプルＡ，Ｂのエレクト
ロマイグレーション評価に用いられる装置の基本構成図
である。
ロマイグレーション評価に用いられる装置の基本構成図
である。
【００２２】この装置は、サンプルＡ，Ｂを収容する恒
温槽５と、サンプルＡ，Ｂの抵抗を測定するための計測
基板７を備えた測定回路６と、前記図１の定電流電源お
よび測定回路６の電源としての電源３と、サンプルＡ，
Ｂに流す電流および恒温槽５の温度を制御するコントロ
ーラ８とで構成される。サンプルＡ，Ｂは、１０本ずつ
準備され、１０本単位で１枚の計測基板７を介してコン
トローラ８により制御される。サンプルＡ，Ｂは１０本
ずつそれぞれ独立して温度制御可能な恒温槽５内にセッ
トされる。
温槽５と、サンプルＡ，Ｂの抵抗を測定するための計測
基板７を備えた測定回路６と、前記図１の定電流電源お
よび測定回路６の電源としての電源３と、サンプルＡ，
Ｂに流す電流および恒温槽５の温度を制御するコントロ
ーラ８とで構成される。サンプルＡ，Ｂは、１０本ずつ
準備され、１０本単位で１枚の計測基板７を介してコン
トローラ８により制御される。サンプルＡ，Ｂは１０本
ずつそれぞれ独立して温度制御可能な恒温槽５内にセッ
トされる。
【００２３】図３は、本発明に係るエレクトロマイグレ
ーション評価方法の過程を順に示したフローチャートで
ある。このフローチャート並びに図１の回路および図２
の装置に基づいて本発明のエレクトロマイグレーション
による寿命評価の方法を説明する。
ーション評価方法の過程を順に示したフローチャートで
ある。このフローチャート並びに図１の回路および図２
の装置に基づいて本発明のエレクトロマイグレーション
による寿命評価の方法を説明する。
【００２４】先ず、配線パターンのサンプルＡ、Ｂを１
０本ずつ準備し恒温槽５に収容する（ステップＳ１）。
０本ずつ準備し恒温槽５に収容する（ステップＳ１）。
【００２５】次に、恒温槽５の温度を１００、１５０、
２００℃と上げて行き、各温度での１０本ずつのサンプ
ルＡ、Ｂの抵抗を測定して、サンプルＡ、Ｂの抵抗の恒
温槽温度に対する温度特性をとる。この時にサンプル
Ａ，Ｂに流す電流は、コントローラ８によりジュール発
熱しない程度（断面積に対して、ｊ＝１Ｅ６Ａ／ｃｍ2
以下）の例えば、５ｍＡに制御される。（ステップＳ
２）。
２００℃と上げて行き、各温度での１０本ずつのサンプ
ルＡ、Ｂの抵抗を測定して、サンプルＡ、Ｂの抵抗の恒
温槽温度に対する温度特性をとる。この時にサンプル
Ａ，Ｂに流す電流は、コントローラ８によりジュール発
熱しない程度（断面積に対して、ｊ＝１Ｅ６Ａ／ｃｍ2
以下）の例えば、５ｍＡに制御される。（ステップＳ
２）。
【００２６】次に、エレクトロマイグレーションによる
寿命評価のために、前記サンプルＡ、Ｂを１０本ずつ独
立させて恒温槽５内に再びセットする（ステップＳ
３）。
寿命評価のために、前記サンプルＡ、Ｂを１０本ずつ独
立させて恒温槽５内に再びセットする（ステップＳ
３）。
【００２７】前記恒温槽の温度をサンプルＡ、Ｂの評価
条件温度である２００℃に設定する（ステップＳ４）。
条件温度である２００℃に設定する（ステップＳ４）。
【００２８】次に、サンプルＡ、Ｂにコントローラ８に
より５０ｍＡ（断面積に対して、ｊ＝５Ｅ６Ａ／ｃ
ｍ2）の大電流を流してジュール発熱するする状態に於
いて、前記サンプルＡ，Ｂの抵抗をエレクトロマイグレ
ーションの進行前(例えば通電開始後３分後程度の短い
時間後）に測定する（ステップＳ５）。これは、ジュー
ル発熱のみによる温度への影響を測定しこれを除くため
である。
より５０ｍＡ（断面積に対して、ｊ＝５Ｅ６Ａ／ｃ
ｍ2）の大電流を流してジュール発熱するする状態に於
いて、前記サンプルＡ，Ｂの抵抗をエレクトロマイグレ
ーションの進行前(例えば通電開始後３分後程度の短い
時間後）に測定する（ステップＳ５）。これは、ジュー
ル発熱のみによる温度への影響を測定しこれを除くため
である。
【００２９】次に、測定した前記サンプルＡ，Ｂの抵抗
値から前記温度特性に基づいて前記サンプルＡ，Ｂが所
定の温度すなわち評価条件温度になるようにコントロー
ラ８により前記恒温槽５の温度がジュール発熱の分だけ
自動的に下降するように調整される（ステップＳ１
０）。
値から前記温度特性に基づいて前記サンプルＡ，Ｂが所
定の温度すなわち評価条件温度になるようにコントロー
ラ８により前記恒温槽５の温度がジュール発熱の分だけ
自動的に下降するように調整される（ステップＳ１
０）。
【００３０】次に、調整後前記サンプルＡ，Ｂの抵抗が
判定基準抵抗値（初期抵抗からの増加率が１００％とな
る値すなわち初期抵抗の２倍の値）になるまでの時間を
測定する（ステップＳ６）。
判定基準抵抗値（初期抵抗からの増加率が１００％とな
る値すなわち初期抵抗の２倍の値）になるまでの時間を
測定する（ステップＳ６）。
【００３１】次に、前記測定した時間からエレクトロマ
イグレーションによる寿命を算出する（ステップＳ
７）。
イグレーションによる寿命を算出する（ステップＳ
７）。
【００３２】最後に、サンプルＡ，Ｂの寿命を比較評価
する（ステップＳ９）。
する（ステップＳ９）。
【００３３】以上のステップで評価を行えば、エレクト
ロマイグレーションによる寿命評価の際、恒温槽５の温
度は、サンプルＡ，Ｂの評価条件温度２００℃よりジュ
ール発熱の分だけ低くなっており、恒温槽による発熱温
度とジュール発熱とを合わせて配線サンプルを評価条件
温度（２００℃）にしているため、温度補正の演算をす
ることなく、エレクトロマイグレーションによる寿命を
算出できる。また別種類のサンプルを比較する場合に
は、サンプルに対する温度条件が同一になるためサンプ
ルＡ，Ｂについて公平なエレクトロマイグレーション耐
性比較評価を行うことができる。
ロマイグレーションによる寿命評価の際、恒温槽５の温
度は、サンプルＡ，Ｂの評価条件温度２００℃よりジュ
ール発熱の分だけ低くなっており、恒温槽による発熱温
度とジュール発熱とを合わせて配線サンプルを評価条件
温度（２００℃）にしているため、温度補正の演算をす
ることなく、エレクトロマイグレーションによる寿命を
算出できる。また別種類のサンプルを比較する場合に
は、サンプルに対する温度条件が同一になるためサンプ
ルＡ，Ｂについて公平なエレクトロマイグレーション耐
性比較評価を行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、エレクトロマイグレーションによる寿命評価の際
に、恒温槽の温度をサンプルの所定温度すなわち評価条
件温度よりジュール発熱の分だけ下げて、サンプルが評
価条件温度になるようにしたので、サンプルを常に評価
条件温度に揃えて評価を行うことができ、従来のように
活性化エネルギーの差を考慮した温度補正が不要とな
り、より精度の高いエレクトロマイグレーション耐性評
価が可能となる。
は、エレクトロマイグレーションによる寿命評価の際
に、恒温槽の温度をサンプルの所定温度すなわち評価条
件温度よりジュール発熱の分だけ下げて、サンプルが評
価条件温度になるようにしたので、サンプルを常に評価
条件温度に揃えて評価を行うことができ、従来のように
活性化エネルギーの差を考慮した温度補正が不要とな
り、より精度の高いエレクトロマイグレーション耐性評
価が可能となる。
【図１】 本発明に係る評価すべきサンプルであるテス
ト配線パターンの抵抗測定回路である。
ト配線パターンの抵抗測定回路である。
【図２】 図１のサンプルＡ，Ｂのエレクトロマイグレ
ーション評価に用いられる装置の基本構成図である。
ーション評価に用いられる装置の基本構成図である。
【図３】 本発明に係るエレクトロマイグレーション評
価方法の過程を順に示したフローチャートである。
価方法の過程を順に示したフローチャートである。
【図４】 従来のエレクトロマイグレーション評価方法
の過程を順に示したフローチャートである。
の過程を順に示したフローチャートである。
１：テスト配線パターン、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ：パ
ッド、３：定電流電源、４：電圧計、５：恒温槽、６：
測定回路、７：計測基板、８：コントローラ。
ッド、３：定電流電源、４：電圧計、５：恒温槽、６：
測定回路、７：計測基板、８：コントローラ。
Claims (3)
- 【請求項１】 エレクトロマイグレーションによる寿命
評価をすべきサンプルを準備するステップと、 恒温槽内の前記サンプルからジュール発熱しない状態に
於いて、前記サンプルの抵抗の恒温槽温度に対する温度
特性を測定するステップと、 エレクトロマイグレーションによる寿命評価のために、
前記サンプルを前記恒温槽内にセットするステップと、 前記恒温槽の温度を設定するステップと、 ジュール発熱する前記サンプルの抵抗をエレクトロマイ
グレーションの進行前に測定するステップと、 測定した前記サンプルの抵抗値から前記温度特性に基づ
いて前記サンプルが所定の温度になるように前記恒温槽
の温度を調整するステップと、 調整後前記サンプルの抵抗が判定基準抵抗値になるまで
の時間を測定するステップと、 前記測定した時間からエレクトロマイグレーションによ
る寿命を算出するステップと、を有するエレクトロマイ
グレーション評価方法。 - 【請求項２】 前記サンプルは半導体装置用配線パター
ンであることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロ
マイグレーション評価方法。 - 【請求項３】 エレクトロマイグレーションによる寿命
評価をすべきサンプルを収容する恒温槽と、 前記サンプルの抵抗を測定する測定手段と 、 ジュール発熱しない前記サンプルの抵抗の恒温槽温度に
対する温度特性からジュール発熱する前記サンプルの抵
抗に応じて前記恒温槽の温度を自動調整する手段と、 エレクトロマイグレーションによる寿命を算出する算出
手段と、 を備えたことを特徴とするエレクトロマイグレーション
評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8207096A JPH09246342A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | エレクトロマイグレーション評価方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8207096A JPH09246342A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | エレクトロマイグレーション評価方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246342A true JPH09246342A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=13764236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8207096A Pending JPH09246342A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | エレクトロマイグレーション評価方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09246342A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6091080A (en) * | 1997-06-27 | 2000-07-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Evaluation method for wirings of semiconductor device |
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| JP2011203216A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Yamatake Corp | 発熱量算出式作成システム、発熱量算出式の作成方法、発熱量測定システム、及び発熱量の測定方法 |
| CN102760727A (zh) * | 2011-04-27 | 2012-10-31 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 互连线电迁移的测试装置及方法 |
| CN103063995A (zh) * | 2011-10-21 | 2013-04-24 | 北京大学 | 一种预测soi mosfet器件可靠性寿命的方法 |
| US9086448B2 (en) | 2011-10-21 | 2015-07-21 | Peking University | Method for predicting reliable lifetime of SOI mosfet device |
-
1996
- 1996-03-11 JP JP8207096A patent/JPH09246342A/ja active Pending
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| WO2013056490A1 (zh) * | 2011-10-21 | 2013-04-25 | 北京大学 | 一种预测soi mosfet器件可靠性寿命的方法 |
| US9086448B2 (en) | 2011-10-21 | 2015-07-21 | Peking University | Method for predicting reliable lifetime of SOI mosfet device |
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