電遷移
![]() | 此條目包含過多行話或專業術語,可能需要簡化或提出進一步解釋。 (2014年2月19日) |
電遷移(英語:Electromigration)[1]是由於通電導體內的電子運動,把它們的動能傳遞給導體的金屬離子,使離子朝電場反方向運動而逐漸遷移,導致導體的原子擴散、損失的一種現象。由法國科學家伽拉丁約在100年前發現的。但到1966年出現積體電路後,才有更多人對它進行研究。
公式
1969年摩托羅拉公司吉姆·貝勒克的研究取得很重要的結果[2],得出由於電遷移而使電路失效的平均時間T的公式為:
這裏:A為與橫截面積有關的常數;J為電流密度;N為無量綱因子,一般取2; Ea為電遷移的激活能;k為波爾茲曼常數;T為溫度。
影響
電流密度是一個由設計而定的參數,影晌電遷移的重要物理因素主要有溫度、導線的寬度和導線的長度。
當電遷移效應出現時,由於離子流的不對稱性,可造成二種電線路的失敗:
- 當流走的離子通量超過流入離子通量時;形成空缺,造成開斷電路。
- 當流入離子流超過流出離子流時,出現「小山丘」,造成電路短路。
發展
由於科學技術的快速發展,積體電路的密度不斷提高,現已發展到應用納米技術階段,從2004年到2020年積體電路的三個主要參數就可看出它現在的發展趨勢:
- 電流密度由1×10^4 A/cm² 到 3×10^7 A/cm²;
- 線寬由90nm縮小到15nm;
- 線長由1km/cm²增大到7km/cm²
在這樣高密度的積體電路要求下,如何避免電遷移效應的發生是一個要考慮的問題。