About / Advertise
Skralt utfall i kiselfabrikerna och oacceptabelt många chips som fallerar i drift. Det är problem som drabbat flera kopparbaserade 0,13 μm-processer. I värsta fall räcker det inte med noggrannare styrning av kiselprocesserna, utan konstruktörerna måste följa nya konstruktionsregler.
Det hävdar Bob Havemann på amerikanska Novellus Systems, som levererar produktionsutrustning till halvledarindustrin, i en artikel i den amerikanska tidningen EET - Electronic Engineering Times. Felorsaken sägs vara de vertikala förbindningarna, viahålen, i kiselprocesser med kopparledare tillverkade med en teknik kallad dual-damascene.
Havemann beskriver tre typer av felmekanismer. Två av dem orsakas av en eller flera små håligheter i viahålets koppar. Håligheterna förenas och sjunker till botten av vian och förorsakar ett avbrott. Att de dras nedåt beror på elektromigration eller av termisk stress. Den tredje mekanismen inbegriper också termisk stress som brutalt sliter loss viametallen från den underliggande barriären varvid det skapas ett hålrum.
Tredje felet svårast
Kiseltillverkarna kan komma till rätta med de två första feltyperna genom att vara noggrannare vid tillverkningen. Inget skräp får ligga kvar i viahålets botten eller väggar, och hålets väggar ska dessutom vara absolut vertikala för att nämna några krav.
Den tredje feltypen är dessvärre intimt förknippad med hur koppar reagerar på temperaturförändringar. När en kopparledare värms expanderar den, när den kyls drar den ihop sig igen. Efter några temperatursvängningar uppstår dragningar i materialet. En lösning vore att dopa kopparn så att den blir mer temperaturtålig. Men några kiseltillverkare ändrar istället sina konstruktionsregler. Man ber exempelvis konstruktörerna att lägga till redundanta vior.
Kiselfabriken TSMC såväl som IBM ska redan ha infört nya konstruktionsregler för vissa 0,13 μm-processer. Enligt EETs uppgiftslämnare så verkar de nya konstruktionsreglerna ha minskat problemen. Sedan kvarstår frågan hur verktyg för beräkning av timing och för analys av analoga kretsar ska hantera de redundanta viorna.
Charlotta von Schultz
