EM的理论基础

1 EM定义​

      电迁移（Electro-Migration）是指在外加电场下，电子和金属原子之间的动量转移导致材料的运动。这种动量传递导致金属原子（比如Cu原子）从其原始位置移位，如图7-1。这种效应随着导线中电流密度的增加而增加，并且在更高的温度下，动量传递变得更加严重。因此，在先进技术节点设计中，随着器件电流更高、导线更窄以及芯片温度不断升高，互连的可靠性及其可能因EM 引起的退化将是一个严重的问题。Ffield：由金属导体中的电场强度引起，Fwind：由电子和金属离子之间的动量转移产生，如果Fwind这个力超过铜原子的激活能，材料就开始向电子流的方向迁移【1】【2】。

1.2 EM违例后果

      随着时间的推移，金属离子从EM 的转移会导致导线变窄或形成小丘（凸起）。导线变窄会导致性能下降，或者在某些极端情况下会导致导线断开（open），导线中的加宽和凸起会导致相邻导线短路（short），如图7-2。特别是如果它们以较新的技术节点的最小间距布线时【1】【2】。