電子遷移的變化是緩慢的,算是一種慢性病,
在鋁製程比較容易出現,因為鋁原子比較輕,容易被推移,
而現在CPU進步到銅製程以後,除了銅導電性比鋁更佳外,
因銅原子的重量比鋁原子重多了,更不易被推移產生電子遷移的效應...
除非是導線真的真的做得很歪,不然不太會因電子遷移而造成短路或斷路... :P
除了電子遷移現象外,
大部分電晶體的破壞模式主要是閘極氧化層(gate oxide)被打穿...
閘極氧化層是電晶體最脆弱的地方,
在高電壓以及開關機產生的突波,甚至電磁脈衝都會造成閘極氧化曾被打穿,使電晶體失效
核彈以及電磁脈衝武器所產生的電磁脈衝破壞的就是這一部分
而且閘極氧化層算是消耗品,當開關次數多了,也會慢慢被打穿而失效...
晶圓上製作的 金屬-氧化物-半導體電晶體(MOSFET)有分源極(source)和汲極(drain)以及閘極(gate),
平時源極和汲極兩邊不導通,中間有閘極,
當中間的閘極上施加正偏壓(+)或負偏壓(-)時,因為有絕緣的閘極氧化層隔開
底下的晶圓基板就會就會有電子(-)或電洞(+)被吸引,
當吸引到足夠的電子或電洞時,源極和汲極兩邊就會導通,形成通路
這就是MOSFET操作方法,
其中閘極氧化層是非常重要的東西,會決定電晶體的開關速度,
大家關心的可超度,大部分決定在此
閘極氧化層越薄,吸引電子或電洞的速度越快,操作的電壓也越低,參考CPU的演進就可看出來...
只要能做出高品質,沒有 particle污染,絕緣性良好,厚度又薄又均一的閘極氧化層,
那麼這顆IC就可以以較高的速度操作,
若品質不好,有厚有薄,
那麼在厚的地方吸引電子或電洞的速度就比較慢,換句話說就是超不上去
在薄的地方可能受不了較高的電壓,而被打穿會形成漏電失效...
而在CPU上加電壓增加可超度的原理,
就是當在閘極施加更高的電壓時,
即使在閘極氧化層比較厚的地方,也可以更快的吸引到足夠的電子或電洞,
使開關速度更快,CPU就可以以更快速度操作(就是超上去了)
但是加高電壓遇到比較薄的閘極氧化層,就會加快閘極被打穿的速度,這也就是加大電壓主要的後遺症
由此可知閘極氧化層的製作在晶圓製造上是非常重要的一步,
所需要的潔淨度最高,製程控制的條件最為嚴格....
某某週期的CPU特別好超的說法,
大部分可以說該週產出的CPU,
在 gate oxide 前的酸槽清洗特別乾淨,到下一站爐管間的搬運過程未受污染, 而且 gate oxide 爐管的製程特別穩定 :PPP:
以上報告完畢,希望對大家有幫助...
