Dadas las dimensiones y el material del metal, ¿es posible determinar la corriente máxima que puede manejar la estructura? [procesamiento de semiconductores]

Tengo una estructura de ancho de línea que tiene muy baja resistencia. Quiero saber la corriente máxima que puede manejar esta estructura.

Dado que la resistencia del metal es tan baja, es difícil medir la caída de voltaje. No podemos cambiar el tamaño de la estructura (ya que está en todas nuestras máscaras y también estamos limitados en bienes raíces) y no podemos aumentar la resolución de voltaje de nuestro probador (sin sacrificar capacidad o gastar dinero).

Entonces, la única solución que se me ocurre es aumentar la corriente de prueba.

He estado buscando una ecuación o una serie de ecuaciones que me digan a qué corriente se romperá la estructura (como un fusible). Estoy seguro de que, dadas las dimensiones de la estructura (LWH) y los parámetros del material (resistividad, conductancia térmica, etc.), existe esta u otra ecuación similar. Sin embargo, parece que no puedo entenderlo...

Y luego, para hacer las cosas más complicadas, pulso esta corriente con un ancho de pulso <= 100ms. Normalmente es solo un pulso, por lo que un ciclo de trabajo no tiene mucho sentido.

Gracias,

¿Quieres decir que solo lo pulsas una vez cada 1000 segundos? ¿O quiso decir ancho de pulso <100usec?
Uso 150 amperios por cm cuadrado... todavía estoy tratando de recordar de dónde viene eso...
Bueno, en realidad solo lo pulso una vez con un pulso de 100 ms o menos, así que supongo que el ciclo de trabajo realmente no tiene sentido... Actualicé la publicación para que sea más claro.
Mi recuerdo del cableado IC, cuando está integrado en SiO 2 , es que una corriente continua del orden de 10 5 A/cm 2 es aceptable. Sin embargo, hay muchas variables involucradas, incluida la estructura de grano del metal y la uniformidad del ancho de la línea.

Respuestas (3)

Bueno, hay artículos como este que predicen los límites de corriente de fusión. Los límites de corriente establecidos para el funcionamiento continuo normal a largo plazo de los circuitos integrados no están limitados por la corriente de fusión, sino por la electromigración, por lo que serían bastante conservadores.

También podría simplemente sacrificar algunas muestras para determinar cuáles son los límites empíricamente.

No estoy seguro de que esto conduzca a los resultados que desea, ya sea aluminio o cobre u otra cosa, el metal tendrá un coeficiente de temperatura significativo , y si lo está pulsando para que se caliente en cientos de K, ¿Cómo separará el efecto de la temperatura de la resistencia a la temperatura ambiente? Supongo que si tuviera suficientes puntos, podría extrapolar una curva hacia el césped donde el cambio de temperatura es mínimo.

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Sé que no todos los problemas tienen un diseño de circuito como solución, pero ¿podría hacer un preamplificador para su probador?

Parece que voy a tener que ejecutar el DOE y romper cosas. Un preamplificador podría funcionar, pero también tendría que poder manejar HV, ya que es parte de un probador de producción mucho más grande que prueba muchas estructuras diferentes. En cuanto a la correlación R vs T, ya la estamos corrigiendo, por lo que no será muy difícil modificar esa corrección, siempre y cuando conozca la nueva T.
De acuerdo, espero que el documento que vinculé Análisis térmico de los límites de fusión de la interconexión de metales bajo pulsos de corriente de corta duración (descargable gratuitamente) también pueda ayudar. Bastante cerca de lo que estás preguntando, pero no obtuvieron un acuerdo tan bueno con sus modelos.

Si conoce la composición del metal, puede encontrar fácilmente la resistividad a granel. Una vez que sepa eso, a partir de las dimensiones de la línea puede calcular la resistencia.

El cobre, por ejemplo, tiene una resistividad (rho) de 1.68 × 10 − 8 Ω metro . La ley de Pouillet dice R = ρ L A , donde L es la longitud y A es el área de la sección transversal.

Si desea determinar la corriente de fusión, debe tener en cuenta la capacitancia térmica y el coeficiente térmico de resistividad, pero en un primer orden esto es bastante sencillo, particularmente para pulsos muy cortos, donde hay poco tiempo para que el calor se difunda y/o se irradie. de los puntos calientes.

La segunda parte es donde estoy fallando. Sé calcular el rho laminar, tanto por medios de medida teóricos como eléctricos. Ha pasado demasiado tiempo desde que hice algo térmico.

La corriente máxima para una estructura metálica determinada en un circuito integrado depende de muchos factores, como el material del conductor, la geometría, las dimensiones, la temperatura y la vida útil del producto objetivo. Si bien puede hacer fácilmente una estimación manual de la resistencia de una estructura dada, no es tan fácil para la corriente máxima.

Es por eso que puede encontrar esta información en el manual de diseño de su proceso de semiconductores .

Por lo general, encontrará una relación entre la densidad de corriente y el tiempo de vida (una corriente más alta reduce el tiempo de vida del circuito), así como una corriente máxima absoluta.

La densidad de corriente frente a la vida útil es la electromigración. Solo me interesa la corriente máxima a corto plazo que puedo impulsar a través de este DUT.
En mi experiencia, la fundición proporciona recomendaciones para la densidad de corriente máxima para dar una vida útil del dispositivo de 10 años a una temperatura de funcionamiento máxima. Nunca he visto algo como una corriente de fusión a corto plazo especificada, porque nadie tiene la intención de operar un chip ni siquiera cerca de esas condiciones. ¿Puede proporcionar un ejemplo de una especificación de corriente máxima absoluta?
Dadas las dimensiones y el material del metal, ¿es posible determinar la corriente máxima que puede manejar la estructura? [procesamiento de semiconductores]
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