把集成电路芯片放在一定温度下存放一定时间,但并不施加电流。在有些情况下,我们也可以观察到有些金属导线上出现了空洞,甚至完全断开,如图5,12所示。U05G4B48这种现象称之为应力迁移(Stress migration,SM)。一般认为,就是它们本身应力释放的结果。应力迁移是由机械应力所造成的扩散过程。机械应力的产生是囚为在集成电路的金属互连制程和保护绝缘层制程中会有不少高温过程,由于金属层和绝缘层的热膨胀系数不一样,这些高温过程会在金属层铝或铜中引人较大的应力。而机械应力的大小与温度成反比。应力所造成的金属层铝或铜中空洞的成核或生Κ是一种扩散过程,而其与温度成正比。在机械应力与扩散过程的两种效应的综合下,应力迁移会有一个温度峰值。如Power I'awCrce⒐mte Model所述c德州仪器公司的McI)hcrs°n博十等建立:F SM的Powcr I'aw Creepˉrate Model。该模型认为,在热蔓延屮应力造成的驱动力随着温度靠近绝缘层(覆盖层)的沉积温度而减小,但空位的扩散速率会随着温度的升高而呈指数增加e综合这两种驱动力.

    R(T)是温度T下的Crcep rate;TⅡ|是绝缘层的沉积温度;Ea是金属扩散相关的激活能;″是温差指数囚子。从公式中容易看出Crecp_rate存在一个温度峰值。这个温度峰值依赖于导体和周围绝缘体的性质和热沉积条件。对一般制程来说,温度峰值大概在150~20o℃之问。

    模型对铜制程仍然适用。先进铜制程引入了低虑材料,进一步

提高了集成电路的性能。由于低虑材料机械性能远比传统的二氧化硅差,而热膨胀系数也随着材料和制程变化比较大,所以先进铜制程的应力迁移现象会变得更加显著。