電子デバイスの微細化が進む中で、エレクトロマイグレーションは重要な課題として注目されています。この現象は、金属配線に高電流密度が加わることで原子が移動し、デバイスの性能低下や故障を引き起こすものです。この現象は、電子デバイスの寿命や信頼性に直接関わるため、検証方法は非常に重要なテクノロジーと言っても過言ではありません。検証方法の概要と2025年2月時点での最新技術の動向について説明します。

1. 検証方法

エレクトロマイグレーションの検証には、実験的手法とシミュレーション技術が用いられます。

(1) 実験的手法

• 加速試験 (Accelerated Testing)

  • 高電流密度や高温環境を人工的に作り出し、配線の劣化速度を加速させる手法です。
  • ブラックモデルやバイドモデルがよく使われる耐久評価モデルです。
  • 試験結果から、デバイスの寿命を予測します。

• インサイト検証

  • 配線内のボイドやヒルクライムの形成を顕微鏡やX線CTスキャンで観察します。
  • スパッタリング薄膜の微細構造を解析することで、原子移動の挙動を調査します。

• 抵抗モニタリング

  • 配線の電気抵抗の変化をリアルタイムで測定する方法です。
  • 抵抗の上昇は、ボイドの形成や配線断裂を示唆します。

当社のクシ形電極チップ(標準在庫品)をお使い頂ければ、検証は可能です。
勿論、カスタムメイドも可能ですので、お気軽にお問い合わせください。

(2) シミュレーション技術

• マルチフィジックス解析
  電流密度、熱分布、原子拡散の影響を包括的に解析します。

• 分子動力学シミュレーション
  原子レベルでの挙動をモデル化し、材料の特性を予測します。

2. 最新動向

(1) 新材料の開発

• 銅合金やコバルト被覆層など、エレクトロマイグレーション耐性を高める材料が研究されています。
• ナノ粒子やドーピングによる配線の強化を目的としています。

(2) スパッタリング薄膜技術の活用

• スパッタリング薄膜の均一性や結晶構造が、エレクトロマイグレーション特性に与える影響を研究中です。
• 特定の成膜条件を最適化することで、耐性を大幅に向上させることが可能です。

(3) 微細化プロセスの工夫

• パターン加工技術による配線形状の最適化（例: 配線幅の微調整や多層構造の導入）。
• デバイスの微細化に対応した新しい配線設計。

　※当社薄膜加工技術もこのプロセス(2)(3)について日々開発を重ねております。

(4) AIと機械学習の活用

• 大量のデータを解析し、エレクトロマイグレーション発生の予測モデルを構築。
• 設計段階でのリスク予測が可能に。

まとめ

エレクトロマイグレーションの検証には、実験的手法とシミュレーションを組み合わせたアプローチが不可欠です。また、新材料の採用や成膜プロセスの工夫による対策が進展しています。AIや機械学習の導入により、設計段階でのリスク予測が可能になり、信頼性の向上が期待されています。エレクトロマイグレーションに伴う課題解決が加速させ、より豊かな社会の実現を目指したいと考えています。