| 講演名 | 2003/1/31 電界ストレスによるlow-k膜の比誘電率上昇(TDDI) 龍崎 大介, 石田 猛, 古澤 健志, |
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| 抄録(和) | 低誘電率(low-k)膜の電界ストレスに対する安定性を調べた.BTS(bias-temperature stress)試験をおこなった結果,絶縁破壊するよりも早くlow-k膜の比誘電率(k値)がステップ的に上昇することを見出した.この新しい現象をTDDI (time-dependent dielectric-constant increase)と定義し,k=2.3-3.2の各種low-k膜について比較した.TDDIを特徴づける定量的パラメータ"TDDI寿命"および"k値上昇率"をさまざまな電界強度下で測定し,実使用電界強度0.2MV/cmに外挿した.その結果TDDIの程度は材料によって大きく異なり,TDDI寿命は30日～1,000年,k値上昇率はO～23%の範囲にわたることが予測された.このことは,材料によってはLSIの製品寿命の間にk値が大きく上昇してしまうことを意味する.そこでk値の長期安定性を保証するため,TDDIを考慮に入れた信頼性基準を提案した.すなわち実使用上k値の上昇が無視できるlow-k材料は(1)TDDI寿命>10年,または(2)k値上昇率<5%,のいずれかを満たす必要がある.このようなTDDI信頼性基準は,とくに次世代ポーラスlow-k材料を設計・選定する際に重要となる. |
| 抄録(英) | The stability of low-k materials against electric-field stress was investigated. The k-values of low-k materials were found to increase sharply prior to dielectric breakdown during bias-temperature stress (BTS) tests. This phenomenon, defined as the time-dependent dielectric-constant increase (TDDI), was evaluated for several low-k materials having k-values of 2.3-3.2. To estimate the TDDI effect under a practical operating condition of LSIs, the TDDI lifetimes and the k-value increases were measured for various electric fields and extrapolated to a practical electric field of 0.2 MV/cm. The extrapolated values ranged from 30 days to l,000 years for the TDDI lifetimes and from 0%to 23% for the k-value increases, respectively. Considering the extrapolated results, we proposed the following TDDI criteria : (1) TDDI lifetime should be longer than 10 years, or (2) k-value increase should be less than 5%. These criteria were used successfully to identify those low-k materials that show high stability against electric-field stress. |
| キーワード(和) | 比誘電率 / 寿命 / 信頼性 |
| キーワード(英) | Low-k / TDDI / Dielectric constant / Lifetime / Reliability |
| 資料番号 | SDM2002-240 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SDM |
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| 開催期間 | 2003/1/31(から1日開催) |
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| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 副委員長氏名（和） | |
| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | |
| 幹事氏名（英） | |
| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Silicon Device and Materials (SDM) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 電界ストレスによるlow-k膜の比誘電率上昇(TDDI) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Time-Dependent Dielectric-Constant Increase (TDDI) of Low-k Materials under Electric-Field Stress |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 比誘電率 / Low-k |
| キーワード(2)（和/英） | 寿命 / TDDI |
| キーワード(3)（和/英） | 信頼性 / Dielectric constant |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 龍崎 大介 / Daisuke RYUZAKI |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 日立製作所中央研究所 Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 石田 猛 / Takeshi ISHIDA |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 日立製作所中央研究所 Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 古澤 健志 / Takeshi FURUSAWA |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 日立製作所半導体グループ Semiconductor and Integrated Circuits Division, Hitachi, Ltd. |
| 発表年月日 | 2003/1/31 |
| 資料番号 | SDM2002-240 |
| 巻番号（vol） | vol.102 |
| 号番号（no） | 637 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 5 |
| 発行日 | |