电迁移原理_(华东师范大学_李旭瑞)
电化学迁移现象介绍
如何控制電遷移
１、选用anti-CAF板料，（选择开纤布） 2、不能选用7628等粗纤维材料 3、选用anti-CAF制程： （1）改善钻孔品质，比如:选用全新钻咀, 降低落速 （2）控制孔粗在10-15um （3）改善除胶渣的条件和方法；
電遷移等级
▪ 通常PCB厂应根据自身制程能力及风险承
受能力制定CAF等级标准
電遷移产生原因
▪ 二、流程工艺问题 ▪ 1、孔粗－－－钻孔太过粗糙，造成玻纤束
被拉松或分离而出现间隙；
▪ 2、除胶渣－－－PCB制程之PTH中的除胶
渣（Desmearing）过度，或沉铜浸入玻纤 束发生灯芯效应(Wicking) ，过度的灯芯加 上孔与孔相距太近时，可能会使得其间板 材的绝缘品质变差 加速产生ＣＡＦ效应；
電化學遷移实例图片
電化學遷移实例图片
電遷移形成过程
▪ 1、常规FR4 P片是由玻璃丝编辑成玻璃布，
然后涂环氧ห้องสมุดไป่ตู้脂半固化后制成；
▪ 2、树脂与玻纤之间的附著力不足，或含浸
时亲胶性不良，两者之间容易出现间隙；
▪ 3、钻孔等机械加工过程中，由于切向拉力
及纵向冲击力的作用对树脂的粘合力进一 步破坏；
▪ 4、距离较近的两孔若电势不同，则正极部
1、什么是電化學遷移
Conductive Anodic Filament 导电性细丝物=阳极性玻纤丝之漏电现象
基板材料的玻璃束中，当扳子处于 高温高湿及长久外加电压下，在两金属 导体与玻璃束跨接之间，会出现绝缘失 效的缓慢漏电情形，称为“电迁移”， 又称为漏电或渗电。
電化學遷移模型
電化學遷移实例图片
如何应对客户无CAF要求，但是客 户设计处于风险区域范围？
电迁移原理_(华东师范大学_李旭瑞)
《电迁移原理》的思考总结与扩展：旭瑞专业：华东师大学微电子电迁移原理：集成电路芯片部采用金属薄膜引线来传导工作电流，这种传导电流的金属薄膜称作互连引线。
随着芯片集成度的提高，互连引线变得更细、更窄、更薄，因此其中的电流密度越来越大。
在较高的电流密度作用下，互连引线中的金属原子将会沿着电子运动方向进行迁移，，其结果会使导体的某些部位产生空洞或晶须，这种现象就是电迁移。
它是引起集成电路失效的一种重要机制。
电迁移失效机理产生电迁移失效的因：薄膜导体结构的非均匀性外因：电流密度从缺陷产生和积累得角度，我们可以这样解释电迁移的失效机理，即在电迁移过程中，在子风和应力的作用下，互连线中的某些薄弱部位产生了缺陷;缺陷的产生，重新改变了互连线中电流的分布，进而也会影响热分布;这两个过程相互作用，决定了缺陷在哪些薄弱部位产生;随着时间的增加，缺陷不断积累，相邻较近的缺陷融合成一个大缺陷;当产生的缺陷足够大，在垂直电流的方向上占有足够的面积，互连线的电阻就会显著增加;最后当形成的缺陷横跨整个互连线横截面，互连线断路在图2.4中，我们考虑金属原子A，它的周围有十二个相邻的晶格位置，其中之一被空位V占据，其余被其他金属原子占据。
在无电流应力条件下，由于热运动，原子A向其附近任何一个方向移动的概率是相等的;若在“电子风”吹动的情况下，很明显原子A向电子风方向移动概率大大增加。
假设A要与人原子发生交换，其过程也只能是通过原子与空位的交换，即人移到空位位置，A移到人位置，空位移到原的位置，可见，空位移动一步之前移动了两个原子。
同理，若A往几方向移动，空位移动一步须移动三个原子。
所以，同等电子风力条件下，金属原子移动方向不同，难易程度也不同。
从电流密度角度，我们可以这样解释电迁移的失效机理在金属里作用了两种对立的力。
这些力被称为“直接力”和“电子风”力。
直接力是一种在电场的作用下，由激活的金属正离子沿电子流相反方向流动产生的力。
烷烃链分子电荷迁移机理的理论研究
ｃ Ｈ ｌ Ｈ（ ０，２ １ ，６ １ ） ｃ２ ２ Ｘ＝Ｃ ， Ｈ， Ｈ ） 讨论 了烷烃链分子 中末端 官能 团、 ２＋Ｏ ｎ＝１ １ ，４ １ ，８ 和 １ ５ Ｈ ｘ（ １Ｏ Ｎ ２ ， 分子链 链长对 分 子电子结构的影响 以及 电荷 迁移机 理． 计算结果表 明： 末端官能 团对分子 电子结 构影 响较 大， 分子链链 长对分子 电
子结构影响则相对较 小 ， 而饱和烷烃链分子 的电荷 迁移属 于空穴传输 机理 ， 而不是 电子传输机理．
关键词 ： 饱和 烷烃链 ； 电荷 迁移 ； 绝热 电离势； 自旋密度分布 ； 密度 泛函理论
中图分类号 ： ６ １ １１ ０ ４ ．２ 文献标识码 ： Ａ 文 章编 号 ：０４— ３２ ２ １ ）３— ０ ７—０ １０ ８ ３ （０ １ ０ ０ ４ ６
显然 ， 要利用有机合成技术的便利性来设计多种功能的分子逻辑电路 ， 首先必须了解分子线 的电荷传输 机制． 近年来大量 研究 机构 已对分子 线进行 了研 究 ， 饱和烷基 的二 硫醇 分子在最 近 十年 内普 遍受 到关 注 引 对于分子两端金属材料的研究 ， ． 除汞 ］银 、 引、 引、 、 铂 钯 砷化镓 等金属外 ， 金是研究最为广 泛 的金 属 ， 因为金 易与硫 醇 分子 发生 化 学 反应 ， 成化 学 吸 附 Ｊ此 外 ，ａ＿ 课 题 组 报 道 了用 氧 化 铟 替 形 ． Ｔｏ２
析、 自旋密度分布分析用来讨论烷烃链线性分子中电荷迁移的传输机理．
收稿 日期 ：０ １－０ ２１ ３—２ ２ 修 回 日期 ：０ １一 ４— ２ ２１ ｏ ２
基金项 目： 国家 自 然科学基金项 目（ｏ ２ ８ ３５ ５ ８ ｏ ） 国家科技支撑计划 （ ０９ Ａ ７ Ｂ ｌ２ ｏ Ｂ ｒ Ｂ ２ ５ ７ ７ ｏ／ ｏ ６ ｏ １ ； ２０ Ｂ Ｉ Ｏ／ ｏ ９ Ａ ７ ０ ） ８ ８
基础电化学原理及技术系列讲座
t+=0.8 t-=0.2
15
— 电化学原理及技术系列讲座第三讲 —
电迁移小结
• 混合溶液 • 什么是电导率 • 电导率与什么有关系 • 离子淌度
• 迁移数
16
— 电化学原理及技术系列讲座第三讲 —
电迁移vs.扩散
• 扩散系数与淌度（Einstein关系式）
uRT D= zF
• 电导率与扩散系数（Nernst-Einstein关系式）
z F D l= RT
2
2
17
— 电化学原理及技术系列讲座第三讲 —
对流
• 物质随流动的液体而移动
– 密度差（浓度or温度）→ 自然对流 – 外加搅拌 → 强制对流
渠道式双电极电解池
壁射环盘电极电解池
18
— 电化学原理及技术系列讲座第三讲 —
对流
• 旋转圆（环）盘电极
i E
ilimt ilimt
界面处
•
高度->E
传质控制
动力学控制
电荷 >传质
7
— 电化学原理及技术系列讲座第三讲 —
传质三大形式
扩散+对流+电迁移
8
— 电化学原理及技术系列讲座第三讲 —
溶液中vs.界面上
• 不搅拌静止溶液对流=0
• 离电极较远 电迁移
扩散+电迁移 电迁移
• 电极表面薄层液体 扩散+电迁移 • 存在惰性电解质+表面 扩散 惰性电解质：
5e↗ ↘5e （b） 负 Pt/H2/ → +++++++/+ →/H2/Pt / - -/ - - - - - - / （c） Pt/H2/ +++++++ /→ + /H2/Pt / -←/ - - - - - -/
电迁移原理 (华东师范大学 李旭瑞)
《电迁移原理》的思考总结与扩展姓名：***专业：华东师范大学微电子电迁移原理：集成电路芯片内部采用金属薄膜引线来传导工作电流，这种传导电流的金属薄膜称作互连引线。
随着芯片集成度的提高，互连引线变得更细、更窄、更薄，因此其中的电流密度越来越大。
在较高的电流密度作用下，互连引线中的金属原子将会沿着电子运动方向进行迁移，，其结果会使导体的某些部位产生空洞或晶须，这种现象就是电迁移。
它是引起集成电路失效的一种重要机制。
电迁移失效机理产生电迁移失效的内因：薄膜导体内结构的非均匀性外因：电流密度从缺陷产生和积累得角度，我们可以这样解释电迁移的失效机理，即在电迁移过程中，在子风和应力的作用下，互连线中的某些薄弱部位产生了缺陷;缺陷的产生，重新改变了互连线中电流的分布，进而也会影响热分布;这两个过程相互作用，决定了缺陷在哪些薄弱部位产生;随着时间的增加，缺陷不断积累，相邻较近的缺陷融合成一个大缺陷;当产生的缺陷足够大，在垂直电流的方向上占有足够的面积，互连线的电阻就会显著增加;最后当形成的缺陷横跨整个互连线横截面，互连线断路在图2.4中，我们考虑金属原子A，它的周围有十二个相邻的晶格位置，其中之一被空位V占据，其余被其他金属原子占据。
在无电流应力条件下，由于热运动，原子A向其附近任何一个方向移动的概率是相等的;若在“电子风”吹动的情况下，很明显原子A向电子风方向移动概率大大增加。
假设A要与人原子发生交换，其过程也只能是通过原子与空位的交换，即人移到空位位置，A移到人位置，空位移到原的位置，可见，空位移动一步之前移动了两个原子。
同理，若A往几方向移动，空位移动一步须移动三个原子。
所以，同等电子风力条件下，金属原子移动方向不同，难易程度也不同。
从电流密度角度，我们可以这样解释电迁移的失效机理在金属里作用了两种对立的力。
这些力被称为“直接力”和“电子风”力。
直接力是一种在电场的作用下，由激活的金属正离子沿电子流相反方向流动产生的力。
电迁移原理
电迁移原理《电迁移原理》的思考总结与扩展姓名：***专业：华东师范大学微电子电迁移原理：集成电路芯片内部采用金属薄膜引线来传导工作电流，这种传导电流的金属薄膜称作互连引线。
随着芯片集成度的提高，互连引线变得更细、更窄、更薄，因此其中的电流密度越来越大。
在较高的电流密度作用下，互连引线中的金属原子将会沿着电子运动方向进行迁移，，其结果会使导体的某些部位产生空洞或晶须，这种现象就是电迁移。
它是引起集成电路失效的一种重要机制。
电迁移失效机理产生电迁移失效的内因：薄膜导体内结构的非均匀性外因：电流密度从缺陷产生和积累得角度，我们可以这样解释电迁移的失效机理，即在电迁移过程中，在子风和应力的作用下，互连线中的某些薄弱部位产生了缺陷;缺陷的产生，重新改变了互连线中电流的分布，进而也会影响热分布;这两个过程相互作用，决定了缺陷在哪些薄弱部位产生;随着时间的增加，缺陷不断积累，相邻较近的缺陷融合成一个大缺陷;当产生的缺陷足够大，在垂直电流的方向上占有足够的面积，互连线的电阻就会显著增加;最后当形成的缺陷横跨整个互连线横截面，互连线断路在图2.4中，我们考虑金属原子A，它的周围有十二个相邻的晶格位置，其中之一被空位V占据，其余被其他金属原子占据。
在无电流应力条件下，由于热运动，原子A向其附近任何一个方向移动的概率是相等的;若在“电子风”吹动的情况下，很明显原子A向电子风方向移动概率大大增加。
假设A要与人原子发生交换，其过程也只能是通过原子与空位的交换，即人移到空位位置，A移到人位置，空位移到原的位置，可见，空位移动一步之前移动了两个原子。
同理，若A往几方向移动，空位移动一步须移动三个原子。
所以，同等电子风力条件下，金属原子移动方向不同，难易程度也不同。
从电流密度角度，我们可以这样解释电迁移的失效机理在金属里作用了两种对立的力。
这些力被称为“直接力”和“电子风”力。
直接力是一种在电场的作用下，由激活的金属正离子沿电子流相反方向流动产生的力。
电迁移及测试结构
金属是晶体，在晶体内部金属离子按序排列。
当不存在外电场时，金属离子可以在品格内通过空位而电迁移寿命。
但是封装法的缺点是显而易见的，首先封装就要花费很长的时间，同时，用这种方法时通过金属线的电流非常小（为了抑制焦耳热，使得金属线的温度近似于环境温度），测试非常花费时间，一般要好几周。
2，晶圆级电迁移测试（Wafer-level ElectroMigration)。
a ，自加热法。
因为在用封装法时，炉子的温度被默认为就是金属线温度，如果有很大的电流通过金属线会使其生很大的焦耳热，使金属线自身的温度高于炉子的温度，而不能确定金属线温度。
所以，后来发展了自加热法。
方法不用封装，可以真正在硅片级测试。
它是利用了金属线自身的焦耳热使其升高。
然后用电阻温度系数（temperature coefficient of resistance, TCR ）确定金属线的温度。
在实际操作中，可以调节通过金属线的电流来调它的温度。
b ，多晶硅加热法。
实际应用表明，这种方法对于金属线的电迁移评价非常有效，但是对于通孔的电迁移评价方法就不适用了。
因为，过大的电流会导致通孔和金属线界面处的温度特别高，从而还是无法确定整个通孔电迁移测试结构的温度。
针对这种情况，又有研究者提出了一种新的测试结构——多晶硅加热法。
这种方法是利用多晶硅为电阻，通过一定电流后产生热量，利用该热量对电迁移测试结构进行加热。
此时，多晶硅就相当于是一个炉子该方法需要注意的是在版图设计上的要求比较高，比如多晶硅的宽度，多晶硅上通孔的数目等都是会影响其加热性能的。
自加热法是目前的FOUNDRY 工厂采用的主流测试方法。
自加热法的测试结构如下。
测试过程依据JESD87。
开尔文连接有两个要求：对于每个测试点都有一条激励线F 和一条检测线S ，二者严格分开，各自构成独立回路；同时要求S 线必须接到一个有极高输入阻抗的测试回路上，使流过检测线S 的电流极小，近似为零。
图中r 表示引线电阻和探针与测试点的接触电阻之和。
电迁移基本知识(华东师范大学李旭瑞)
《电迁移原理》的思考总结与扩展姓名：李旭瑞专业：华东师范大学微电子电迁移原理：集成电路芯片内部采用金属薄膜引线来传导工作电流，这种传导电流的金属薄膜称作互连引线。
随着芯片集成度的提高，互连引线变得更细、更窄、更薄，因此其中的电流密度越来越大。
在较高的电流密度作用下，互连引线中的金属原子将会沿着电子运动方向进行迁移，，其结果会使导体的某些部位产生空洞或晶须，这种现象就是电迁移。
它是引起集成电路失效的一种重要机制。
电迁移失效机理产生电迁移失效的内因：薄膜导体内结构的非均匀性外因：电流密度从缺陷产生和积累得角度，我们可以这样解释电迁移的失效机理，即在电迁移过程中，在子风和应力的作用下，互连线中的某些薄弱部位产生了缺陷;缺陷的产生，重新改变了互连线中电流的分布，进而也会影响热分布;这两个过程相互作用，决定了缺陷在哪些薄弱部位产生;随着时间的增加，缺陷不断积累，相邻较近的缺陷融合成一个大缺陷;当产生的缺陷足够大，在垂直电流的方向上占有足够的面积，互连线的电阻就会显著增加;最后当形成的缺陷横跨整个互连线横截面，互连线断路在图2.4中，我们考虑金属原子A，它的周围有十二个相邻的晶格位置，其中之一被空位V占据，其余被其他金属原子占据。
在无电流应力条件下，由于热运动，原子A向其附近任何一个方向移动的概率是相等的;若在“电子风”吹动的情况下，很明显原子A向电子风方向移动概率大大增加。
假设A要与人原子发生交换，其过程也只能是通过原子与空位的交换，即人移到空位位置，A移到人位置，空位移到原的位置，可见，空位移动一步之前移动了两个原子。
同理，若A往几方向移动，空位移动一步须移动三个原子。
所以，同等电子风力条件下，金属原子移动方向不同，难易程度也不同。
从电流密度角度，我们可以这样解释电迁移的失效机理在金属里作用了两种对立的力。
这些力被称为“直接力”和“电子风”力。
直接力是一种在电场的作用下，由激活的金属正离子沿电子流相反方向流动产生的力。
电迁移介绍——精选推荐
电迁移介绍1.电迁移及模型简要介绍1.1电迁移现象电迁移现象是指集成电路⼯作时⾦属线内部有电流通过，在电流的作⽤下⾦属离⼦产⽣物质运输的现象。
进⽽导致⾦属线的某些部位出现空洞从⽽发⽣断路，⽽另外⼀些部位由于有晶须⽣长或出现⼩丘造成电路短路。
当芯⽚集的成度越来越⾼后，其中⾦属互连线变得更细、更窄、更薄，其电迁移现象越来越严重。
图1 电迁移⽰意图1.2电迁移理论（原⼦扩散模型）当⾦属导体中通过⼤电流密度时，静电电场将驱动电⼦从阴极向阳极运动。
⾼速运动的电⼦将与⾦属原⼦发⽣碰撞，原⼦受到猛烈的电⼦冲击，这就形成了电迁移理论中的电⼦风⼒wd F 。
此外，⾦属原⼦还到受静电场⼒ei F 的作⽤，如图2所⽰。
图2 电迁移理论模型图两者的合⼒即电迁移驱动⼒可表⽰em wd ei e j F F F Z ρ*=+= （1）Z Z Z ei wd +=*(2)式中， wd F 为电⼦风⼒； ei F 为场⼒； Z *为有效电荷；ρ为电阻率；j 为电流密度；wd Z 为电⼦风⼒有效电荷常数；ei Z 为静电场⼒有效电荷常数。
当互连引线中的电流密度较⾼时，向阳极运动的⼤量电⼦碰撞原⼦，使得所产⽣的电⼦风⼒wd F ⼤于静电场⼒ei F 。
因此，⾦属原⼦受到电⼦风⼒的驱动，产⽣了从阴极向阳极的受迫的定向扩散，即发⽣了⾦属原⼦的电迁移。
如图3所⽰。
图3电迁移产⽣图原⼦的扩散主要有三种形式：晶格扩散、界⾯扩散和表⾯扩散。
由于电迁移使⾦属原⼦从⼀个晶格⾃由扩散到另⼀个晶格的空位上，所以，通常描述原⼦电迁移的数学模型采⽤的是空位流(J )⽅程：total Dc J F kT=- (3) 式(3)中，D 为扩散系数；c 为空位浓度；T 为绝对温度：k 为玻⽿兹曼常数；total F 为电迁移驱动⼒的合⼒。
电迁移使得引线内部产⽣空洞和原⼦聚集。
在空洞聚集处是拉应⼒区；在原⼦聚集处是压应⼒区，因此，应⼒梯度⽅向由阳极指向阴极。
图4 电迁移产⽣应⼒梯度图为了松弛应⼒，重新回到平衡态，原⼦在压应⼒的作⽤下，沿应⼒梯度⽅向形成回流。
电荷转移的理论和实验研究
电荷转移的理论和实验研究电荷转移是化学反应中非常重要的一个机理，涉及到分子内电子的转移。
这种转移可以导致分子的电性质发生变化，影响分子的结构和性质，进而影响化学反应的速率和方向。
因此，电荷转移的理论和实验研究对化学反应的认识和应用具有重要意义。
一、电荷转移的理论电荷转移的理论主要包括电荷转移复合（CT）理论和紧束缚（VB）理论两种。
其中，CT理论是最早提出的电荷转移理论，主要应用于有机分子中的化学反应。
VB理论则更适用于无机化学反应。
1. CT理论电荷转移复合（CT）理论认为，在有机分子中发生电荷转移时，电子会从给体分子（电子供体）转移到受体分子（电子受体）。
这一转移过程可以形成一个带正电荷的电子空穴和一个带负电荷的电子对。
因此，CT理论也被称为电荷转移复合（CT复合）理论。
电荷转移反应的速率可以用如下方程式描述：$$k_{CT}\propto e^{(-E_{CT}/kT)}$$其中，$k_{CT}$表示电荷转移反应的速率常数，$E_{CT}$表示电荷转移复合的反应能（即电荷转移产生的能量），$k$表示玻尔兹曼常数，$T$表示反应的温度。
2. VB理论紧束缚（VB）理论认为，在发生电荷转移反应时，电子并不是完全转移到受体分子上，而是保留了部分原来所在分子的性质。
这一转移过程可以通过氢原子轨道（HMO）模型或分子轨道（MO）模型来描述。
VB理论最早应用于无机分子中的化学反应，如$d$-离子和配位化合物之间的反应。
这些反应中，中心离子通常是一个过渡金属离子，而配位分子则负责电荷转移和键合。
二、电荷转移的实验研究电荷转移的实验研究主要包括以下几个方面：1. 值得注意的是，电荷转移反应需要吸收或放出能量才能进行。
因此，研究电荷转移反应对光和电的响应十分重要。
光电流谱和吸收光谱可以用来研究电荷转移反应在光学上的响应。
这些实验可以提供电子和空穴在分子中的分布情况，以及电荷转移的机制和速率常数等信息。
2. 传输谱和磁场效应是研究电荷转移反应在电学上的响应的重要手段。
瞬态吸收_电荷转移_解释说明以及概述
瞬态吸收电荷转移解释说明以及概述1. 引言1.1 概述瞬态吸收和电荷转移是物理学中重要的概念，它们在材料科学、光电子学和化学领域都有广泛的应用。
瞬态吸收是指当光子与物质相互作用时，材料中的电子能级发生变化并且电子从一个能级跃迁到另一个能级的过程。
而电荷转移则指的是电子或离子在分子之间传递的过程。
1.2 文章结构本文将首先介绍瞬态吸收的定义和基本原理，包括描述光与物质相互作用以及产生瞬态吸收现象的机制。
接下来会详细讨论不同类型和特征的瞬态吸收，并探究其在不同领域中的应用。
随后，我们将转向电荷转移过程，概述其基本原理，并解释相关的转移机制和影响因素。
最后，我们将解释瞬态吸收与电荷转移之间的关系，并通过实例分析和实验验证结果进行讨论。
1.3 目的本文旨在全面介绍瞬态吸收和电荷转移这两个关键概念，并探讨它们之间的联系。
通过深入理解瞬态吸收和电荷转移的原理和特性，我们可以更好地应用这些知识在材料科学和光电子学等领域中，以开发新的先进技术和推动相关领域的研究进展。
2. 瞬态吸收:2.1 定义和原理介绍:瞬态吸收是一种光谱学技术，用于研究物质中电子的非平衡动力学行为。
它通过观察材料在外界激发下的光谱变化来揭示电子激发态与基态之间能量传输的过程。
瞬态吸收的原理基于电子从一个能级跃迁到另一个能级时所产生的吸收现象。
当样品被高能激光脉冲照射时，激发电子将吸收部分能量并从基态跃迁到高能激发态，形成瞬态吸收。
2.2 瞬态吸收类型和特征:瞬态吸收可分为正常瞬态吸收和反常瞬态吸收两种类型。
正常瞬态吸收指的是样品在激发过程中对蓝色或紫外光的辐射呈现出增加的吸收行为；而反常瞬态吸收则是指样品在激发后对红外光呈现出增加的吸引行为。
瞬态吸收谱通常具有以下特征：首先，它们显示出快速的时间响应，从飞秒到皮秒级别，可以实时观察电子动力学过程；其次，它们通常显示出强烈的吸收增益和再发射效应，使得样品对光的吸收能力增强；最后，瞬态吸收谱还可以提供关于激发态寿命、电荷分离以及非平衡态动力学等信息。
简述能量转移理论内容
简述能量转移理论内容自从我们知道电能是以光速运动的，就有了电流学说。
我相信大家都知道这个问题，现在，让我来为你们讲解吧！我首先为什么会认为它是静止的呢？我查阅了许多资料，终于，我发现了：一、“光速”和“静止”虽然我们都不想承认它们是存在的，但是它们确实存在。
而且，光速只能增不能减，并且无论它运动得多快，其实际速度总是c=a*sinc。
那么，能够解释这些事情的理论——能量转移理论。
一、描述分子间能量的传递(1)摩擦能。
根据电磁感应定律，导体在磁场中做切割磁力线的运动时，导体就会在导体中产生感应电流。
导体在磁场中运动时，与磁场发生相对运动(有相对速度)的那部分导体中所产生的感应电流，称为导体在磁场中的摩擦电流。
(是由于带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用产生的)(2)电容器充放电过程中，两板间产生的电势差和充放电产生的极化电荷，都是通过电容器的“充放电过程”而转移的。
电容器工作时的极化电荷，既可以来自原电池的正负极上产生的电荷，也可以来自外加直流电源电极上产生的电荷。
如果没有“充放电过程”发生，则只要充电或放电，其两极间就必然有电荷的转移，也就是电容器的极化电荷转移了。
(2)焦耳效应。
即是热量。
在通电导体中，电流要转化为热能，这时发热的电阻丝叫做“热机”。
(3)热机的原理。
用电热器具给装置通电时，由于电流的热效应使被加热物体温度升高，当达到一定温度时，热量便由温度较高的物体传到温度较低的物体上去，这样就形成了电能向热能的转换，故叫电热器具为热机。
电能转变成热能的过程称为电热器具的“热效应”，热机的“效应”是“电热器具的热效应”和“热机本身的效应”。
电热器具是靠电流流过发热元件的时候，发热元件中的电流在电阻丝中产生电阻热，电流消耗，因此电流的大小决定着电热器具的热效应，而电热器具的热效应又取决于电流通过电阻丝所产生的热。
电热器具的热效应，随电阻丝的粗细、长短、通电时间的长短等条件的不同而不同。
(4)内能的利用。
电迁移——精选推荐
电迁移00电迁移降低集成电路芯片的可靠性。
它会造成电气连接渐进的丢失或者线路的失效。
因为可靠性对于航天，军用，防锁刹车系统，医疗设备(如自动体外除颤器)甚至电脑，及家用娱乐系统的重要性，可靠性成为经济与人身安全的重要因素。
因为在现实条件下测试的困难性，Black'sequation被用于预测集成电路的生命周期。
为了使用Black'sequation，thecomponentisputthruhightemperatureoperatinglife(HTOL)testing.通过测试中收集的数据就可以预测(extrapolate)元件在现实中的预期寿命。
尽管电迁移造成的损伤最终会导致受影响的IC的失效，但最初的现象往往是间歇性的小问题，这些问题在最初很难被分析到。
随着某些电气连接的失效，表现出来的问题也是随机的，而且这些问题很难与其他的失效机制区分开，比如静电放电造成的损伤。
在实验室环境(laboratorysetting)下,使用电子显微镜可以容易的观察到电迁移造成的连接点腐蚀留下的痕迹。
随着小型化的趋势，电迁移造成失效的可能性也在增加，尤其是在功率密度与电流密度很大的超大规模集成电路中。
在先进的半导体制造工艺中，铜已经取代了铝作为替代的互联材料。
尽管在制造过程中铜有较大的脆性，但它却有更好的导电性，copperisalsointrinsicallylesssusceptibletoelectromigration。
可是电迁移依然是一个现实的挑战，因为对于铜互联的电迁移研究也一直在进行中。
Areductionofthestructure(scaling)byafactorkincreasesthepowerdensi typroportionaltokandthecurrentdensityincreasesbyk-squarewherebyelectromigrationisclearlystrengthened.在现代的电子产品中，IC很少因为电迁移而发生失效，这是因为半导体设计实践已经在IC布线时考虑到了电迁移的影响。
关于扩散迁移与电致迁移共同作用时的扩散机制及微分方程
关于扩散迁移与电致迁移共同作用时的扩
散机制及微分方程
扩散迁移与电致迁移共同作用是物理学、化学和材料科学等领域中研究电子和离子在材料中的迁移行为的重要课题，它也是复杂故障定位、控制及故障诊断的基础。
本文阐述扩散迁移与电致迁移共同作用的扩散机制及微分方程。
扩散迁移与电致迁移共同作用的扩散机制是指电子和离子在电场中的迁移行为，其中电场可以是电压、电流或其他形式的电场，它们在电场的作用下可以被推动，通过扩散和迁移实现电荷的转移和传输。
此外，由于电荷的扩散和迁移过程都受到电场的影响，因此电场可以被认为是影响电荷扩散和迁移的主要因素之
电致迁移共同作用的微分方程可以用Fick方程来表示：dC/dt+D∇2C=αE，其中C是电荷的浓度，t是时间，D是电荷的扩散系数，∇2是拉普拉斯算子，α是电致迁移系数，E是电场强度。
由于电致迁移共同作用的微分方程具有时间变量和空间变量，因此可以解析出一组时空相关的解析解，从而可以揭示电致迁移共同作用的扩散机制和特性。
以上就是有关扩散迁移与电致迁移共同作用时的扩散机制及微分方程的介绍，这些机制和方程可以帮助我们更好地理解
电子和离子在材料中的迁移行为，在各种复杂的故障定位、控制和故障诊断中发挥重要作用。
在电力市场中利用深度强化学习优化电能转移方案
在电力市场中利用深度强化学习优化电能转移方案深度强化学习是一种强大的人工智能技术，它已经在众多领域取得了显著的成果。
在电力市场中，利用深度强化学习优化电能转移方案可以提高能源利用效率、降低能源浪费。
本文将介绍深度强化学习的基本原理，并阐述如何在电力市场中应用它来优化电能转移方案。
深度强化学习是一种基于神经网络的强化学习方法，其核心思想是通过模拟智能体与环境的交互，通过不断试错和反馈机制来学习最佳策略。
深度强化学习的关键是建立一个神经网络模型，该模型能够根据当前的状态和采取的动作来输出相应的奖励。
通过不断调整网络连接的权重，该模型能够优化策略，使得智能体能够在环境中获得最大的奖励。
在电力市场中，电能转移方案的优化是一个复杂的问题。
传统的方法通常基于经验规则和历史数据，缺乏灵活性和适应性。
深度强化学习可以通过模拟智能体与电力市场环境的交互来学习最佳的电能转移策略。
智能体可以根据当前的市场需求和供需情况，考虑各个电力源的产能、输电损耗、成本等因素，选择最佳的电能转移方案。
在电力市场中利用深度强化学习优化电能转移方案有以下几个关键步骤。
首先，需要建立一个合适的智能体模型，该模型可以接受来自电力市场的输入数据，并根据当前的状态选择最佳的转移动作。
其次，需要定义合适的奖励函数，用于评估智能体在特定状态下选择的动作的好坏。
奖励函数可以考虑市场价格、供需平衡和能源利用效率等因素。
然后，通过不断的试错和反馈机制，智能体可以通过优化模型来改进策略，使得其在电力市场中能够获取更高的奖励。
最后，需要对优化后的电能转移方案进行评估和调整，以确保其在实际应用中的可行性和有效性。
深度强化学习在电力市场中优化电能转移方案具有许多优势。
首先，深度强化学习可以通过不断的试错和反馈机制，学习到最佳的电能转移策略，从而提高能源利用效率和降低能源浪费。
其次，深度强化学习可以适应不同的市场需求和供需情况，能够灵活调整转移方案。
此外，深度强化学习还可以利用大量的历史数据和实时数据，对电力市场进行建模和预测，提供更准确的决策支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《电迁移原理》的思考总结与扩展：旭瑞专业：华东师大学微电子电迁移原理：集成电路芯片部采用金属薄膜引线来传导工作电流，这种传导电流的金属薄膜称作互连引线。
随着芯片集成度的提高，互连引线变得更细、更窄、更薄，因此其中的电流密度越来越大。
在较高的电流密度作用下，互连引线中的金属原子将会沿着电子运动方向进行迁移，，其结果会使导体的某些部位产生空洞或晶须，这种现象就是电迁移。
它是引起集成电路失效的一种重要机制。
电迁移失效机理产生电迁移失效的因：薄膜导体结构的非均匀性外因：电流密度从缺陷产生和积累得角度，我们可以这样解释电迁移的失效机理，即在电迁移过程中，在子风和应力的作用下，互连线中的某些薄弱部位产生了缺陷;缺陷的产生，重新改变了互连线中电流的分布，进而也会影响热分布;这两个过程相互作用，决定了缺陷在哪些薄弱部位产生;随着时间的增加，缺陷不断积累，相邻较近的缺陷融合成一个大缺陷;当产生的缺陷足够大，在垂直电流的方向上占有足够的面积，互连线的电阻就会显著增加;最后当形成的缺陷横跨整个互连线横截面，互连线断路在图2.4中，我们考虑金属原子A，它的周围有十二个相邻的晶格位置，其中之一被空位V占据，其余被其他金属原子占据。
在无电流应力条件下，由于热运动，原子A向其附近任何一个方向移动的概率是相等的;若在“电子风”吹动的情况下，很明显原子A向电子风方向移动概率大大增加。
假设A要与人原子发生交换，其过程也只能是通过原子与空位的交换，即人移到空位位置，A移到人位置，空位移到原的位置，可见，空位移动一步之前移动了两个原子。
同理，若A往几方向移动，空位移动一步须移动三个原子。
所以，同等电子风力条件下，金属原子移动方向不同，难易程度也不同。
从电流密度角度，我们可以这样解释电迁移的失效机理在金属里作用了两种对立的力。
这些力被称为“直接力”和“电子风”力。
直接力是一种在电场的作用下，由激活的金属正离子沿电子流相反方向流动产生的力。
另一方面，关于“电子风”力是金属离子在电子流方向因电子与离子的动量交换而形成的力。
在实践中，互连结构电迁移的可靠性评估使用了简单的方程。
“电子风力”和“静电场力”的合力给定为式中，Fp为电子风力；Fe为场力；Z*e为有效电荷；ρ为电阻率；j为电流密度；Zwd为电子风力有效电荷常数；Zei为静电场力有效电荷常数。
当互连引线中的电流密度较高时，向阳极运动的大量电子碰撞原子，使得所产生的电子风力，Fp大于静电场力Fe，因此，金属原子受到电子风力的驱动，产生了从阴极向阳极的受迫的定向扩散，即发生了金属原子的电迁移。
由于电迁移使金属原子从一个晶格自由扩散到另一个晶格的空位上，所以，通常描述原子电迁移的数学模型采用的是空位流(J)方程*exp(/)bND Q KTJ qZ jfKTρ-=下面对上面的方程进行一下推导：电迁移的离子流密度为J = NV式中，V = μF这里，N为粒子流密度，V为离子运动速度,μ为离子迁移率,F为作用在离子上的力 F = Fq+Fe = q（Z-Z’）E = qZ*E式中，Fq 为电场力，Fe 为载流子（电子）与金属离子间动量交换产生的摩擦力;Z*相当于有效的原子价数,Z*q称为有效电荷。
∵ E = ρj∴ F = q Z*ρj式中，j 为电子流密度，ρ为电阻率。
则J = NμF = NμqZ*ρj式中，D0为扩散常数，Qb为扩散激活能，f为取决于晶格类型的修正因子。
∴电迁移离子流方程为*exp(/)bND Q KTJ qZ jfKTρ-=（1）1 IC常用的金属Al和Au,其Z*<0，说明“电子风”力使离子向正电极移动；2 Au膜抗电迁移能力大大优于Al膜；3 说明Al抗电迁移能力较差；4 W、Pt、Co 等Z*> 0, 说明“电子风”导致金属离子向负电极方向移动；5, Pt 、Co 的Z*很小，抗电迁移能力很强。
电迁移平均失效时间MTF（Median time to failure ）MTF —反映器件表面金属化抗电迁移的能力➢严格地讲，应译成“中值失效前时间”，简称t50。
➢T50是指一组同样的金属薄膜，在同样的测试或工作条件下，使50％金属薄膜失效所需要的时间。
➢失效的判据为薄膜电阻增大100％。
为了推断电迁移失效时间，Black给出了加速试验条件直流模型下描述电迁移失效中值时间的经典公式式中T50为50%试样失效的统计平均时间，A为与导电材料密度、电阻率、晶粒大小、晶粒尺寸的分布、离子质量几何尺寸等有关的因子，j为电流密度(A/cmZ)，月为电流密度指数(通常为2一3)，E二为激活能(通常为0.5一0.seV(电子伏))，T为绝对温度，k为玻耳兹曼常数8.62x10一，(e歹7K)。
A与E。
由实验数据确定。
下面再对电迁移失效时间方程进行一下推导：Black证明，MTF正比于导体的横截面积，所以（2）式（1）中，N、Do、f、Z*和ρ等参数均与金属薄膜微结构的变化有关，与结构有关的项用B表示，则（1）式可表示为若认为Qb 为常数，则21exp()[()]b b Bj Q B Q J T T KT B KT T -∇∇⋅=+-∇一般认为21b Q KTT >>，例如0.5,30020bbQ Q ev T k KT ===时，即1bQ KT >>则2()bB Q J J T B KT ∇∇⋅=+∇ （3）带入（2）式，则2 大电流工作时很大，而可忽略，由（3）式得代入式（2） 则 (4)(5)式中，C ′为与金属薄膜结构、扩散激活能有关的常数。
综合（4）（5）两式得 （1）电迁移失效由材料结构梯度引起时（2）电迁移失效由温度梯度引起时综合上述二式，并忽略指数前的温度项，则这个就是前面提到的Black 公式这里，n ＝1，对应于小电流密度时的情况；n = 3,对应于大电流密度时的情况。
C 为与薄膜结构梯度、薄膜衬底及覆盖层性质有关的参数。
由Black公式可总结得到以下几点：1.MTTF与电流密度幂次方成反比，与温度倒数成指数关系，所以电迁移与j、T较敏感;2.在j、T一定时，提高激活能E。
，增加A，可使MTTF提高;3.材料不同，扩散方式则不同，激活能也就不同。
激活能大的，MTTF大;寿命与温度、电流密度的关系如图2一4所示[79]根据以上讨论，我总结出提高金属薄膜抗电迁移能力，有以下措施（1）减小电流密度；（2）降低薄膜温度；（3）增大薄膜中离子扩散的激活能；（4）增大薄膜的厚度和宽度；（5）降低常数C。
电迁移失效的影响因素具体因素：（1）布线形状及结构的影响互连引线的几何尺寸和形状，互连引线部的晶粒结构、晶粒取向等对电迁移有重要的影响。
例：长度影响：在Al引线中，MTF随着长度的增长而下降，直至某一临界值，MTF 不再取决于长度的变化。
其原因在于随着Al引线长度的增加，出现严重缺陷的几率也在增加。
当缺陷几率为最大时，MTF达到极小值；超过临界长度值，缺陷几率不会再增加。
厚度影响：引线厚度减小，表面积增加，使得表面扩散增加，造成MTF下降；另外，薄引线散热能力提高，焦耳热效应降低，又有助于MTF的提高宽度影响：线宽愈大，引起横向断条的空洞形成时间愈长，寿命增长（2）热效应由Black公式可知：电迁移对MTF有重要影响。
温度通过影响互连引线中的原子扩散而对电迁移过程产生影响。
互连引线中原子的扩散系数D与温度呈指数关系当温度升高时，原子的扩散速度加快，导致电迁移现象按指数变化规律向着失效方向发展。
如果互连引线上存在温度梯度，温度梯度使得互连引线上存在扩散系数D的差异。
温度高的区域，原子扩散快；温度低的区域，原子扩散慢。
因此，温度梯度的存在也会产生原子迁移。
（3）晶粒大小图5的互连引线中，晶粒尺寸不均匀，从左到右晶粒尺寸逐渐减小，存在晶粒尺寸大小差异。
左边的晶界少，右边的晶界多，右边有更多的晶界参加了原子迁移的过程。
因此，当电子流从左边流向右边时，空洞在大晶粒与小晶粒交界处产生。
晶界上发生原子迁移从而形成空洞的过程，可以用“三叉点”模型来描述（图6）。
“三叉点”发生在三个晶粒交界处的晶界上，此时电子风推动原子从一条边界流入，从另外两条边界流出。
这个过程产生了空位流增量(DJ)，造成了质量的流失，形成了空洞。
当电流反向流动时，就产生了质量堆积，形成小丘。
因此，“三叉点”数量的减少使引线发生电迁移的可能性下降，从而提高了电迁移寿命。
（4）介质膜互连线上覆盖介质膜(钝化层)后，不仅可以防止铝条的意外划伤，防止腐蚀及离子玷污，也可提高其抗电迁移及电浪涌的能力。
介质膜能提高电迁移的能力，是因表面覆有介质时降低金属离子从体向表面运动的概率，抑制了表面扩散，也降低了晶体部肖特基空位浓度。
另外，表面的介质膜可作为热沉淀使金属条自身产生的焦耳热能从布线的双面导出，降低金属条的温升及温度梯度。
（5）合金效应Al-Cu合金引线的MTF主要取决于Cu在Al-Cu合金引线中的扩散性[21]。
Cu在Al原子晶界处的偏析和扩散造成了Al-Cu合金引线中的电迁移阻力的增加；Cu原子与Al 原子相比有较高的凝聚能，易在铝的晶界处偏析[22]。
Cu在Al原子晶界处的偏析使得Cu-Al在晶界处的结合远比Cu-Cu和Al-Al的结合要牢固得多，这意味着Cu加固了Al原子的晶界，从而抑制了Al原子的晶界扩散。
另外，Cu在Al中的溶解度很小（在200℃时大约0.1wt%），这也使得Cu更易在晶界处偏聚，从而为质量迁移提供了充足的原子储备。
最后，易分解的Al2Cu沉淀也使得互连引线中电迁移消耗的Cu能得到及时补充，从而延长了M T F。
（6）脉冲电流文献[4]研究了脉冲电流条件下频率与MTF的关系，指出当脉冲电流频率低于f<106Hz时,MTF是脉冲峰值模型的函数；当脉冲电流频率较高f>106Hz时，MTF是平均电流密度模型的函数。
频率对电迁移寿命的影响如图9所示。
失效模式电迁移能使IC中的互连引线在工作过程中产生断路或短路，从而引起IC失效，短路断路参数退化其具体表现为：在互连引线中形成空洞，增加了电阻；②空洞长大，最终贯穿互连引线，形成断路；③在互连引线中形成晶须，造成层间短路；④晶须长大穿透钝化层，产生腐蚀源。
抗电迁移的措施设计合理进行电路版图设计及热设计，尽可能增加条宽，降低电流密度，必要时加装散热器防止热不均匀性和降低芯片温度，减小热阻，有利散热。
工艺严格控制工艺，加强镜检，减少膜损伤，增大铝晶粒尺寸材料可用硅(铜)—铝合金后难熔金属硅化物代替纯铝。
多层结构采用以仅为基的多层金属化层，如Pt5Si2-Ti-Pt-Au层，其中Pt5Si2与硅能形成良好的欧姆接触，钛是粘附层，铂是过渡层，金作导电层。
覆盖介质膜由于如PSG、Al2O3或Si3N4等介质膜能抑制表面扩散，压强效应和热沉效应的综合影响，延长铝条的中位寿命结束语：本节主要研究了电迁移，在电路规模不断扩大，器件尺寸进一步减小时，互连线中电流密度在上升，铝条中的电迁移现在更为严重，成为VLSI中的一个主要可靠性问题。