Abstract
金屬原子隨著電子遷移(electromigration)效應移動而造成金屬導線斷路。此現象對於積體電路(IC)的可靠度(reliability) 是很嚴重的傷害. 而且在超大型積體電路(VLSI)內, 元件密度較以往大很多. 相對地, 電流密度亦提高很多. 因此, 能準確地偵測電子遷移破壞(electromigration damage, 簡稱EMD), 以了解電子遷移破壞現象, 進而改善電子遷移破壞, 對半導體工業是很重要的工作.通常吾人以平均壽命期(mean time to failure;簡稱MTF)的測試結果來評估電子遷移破壞對元件的影響. 新近發展的技術, 是以金屬導線的雜訊行為, 作為對電子遷移破壞特性的評估. 因為在眾多的測量系統中, 以雜訊測量最為靈敏, 而且測量系統最簡單, 因此雜訊測量是目前最被看好的一種量測技術.在我們實驗中發現, 金屬導線在發生電子遷移破壞行為前, 低頻雜訊譜呈現1/f 的特性. 一旦發生電子遷移破壞效應, 低頻雜訊譜呈現高階1/f2的特性. 我們亦借由掃描式電子顯微鏡(SEM) 對金屬導線觀察, 驗證金屬導線受電子遷移破壞後損壞的情形.實驗中亦發現, 通電電流必須達到一定的臨界電流密度值, 才會對金屬導線產生電子遷移破壞的行為. 並且金屬導線的雜訊行為, 與測量電流的方向有相當的關係. 此外, 當溫度改變時, 金屬導線的雜訊量亦會產生變化.我們以電阻變化特性, 成功地解釋小電流測量時所呈現低頻雜訊譜1/f 的特性. 我們以電阻變化特性, 配合電子與電場碰撞行為, 亦成功的解釋大電流測量時所呈現高階低頻雜訊譜1/f2的現象. 對於電子與電場碰撞行為與低頻雜訊譜的關係, 我們配合實驗, 作了詳細的討論.