應力遷移(Stress Migration:也稱應力誘發空洞,SIV)是金屬導線中因機械應力而產生並成長空洞(void),導致導線或通孔斷線而失效的可靠度現象。與電流所造成的電遷移不同,其特點是即使不通電流也會發生。
其機制是:由於金屬(主要為銅)與周圍絕緣膜、阻障層的熱膨脹係數不同,製造後的冷卻或使用中的溫度變化會在導線中產生拉伸應力,其應力梯度促進空位的擴散與聚集而形成空洞。特別是在通孔正下方或與寬導線的連接處容易產生空洞,造成電阻上升或開路失效。
在銅鑲嵌導線中,隨著微縮使通孔變細,確保抗應力遷移能力成為課題。評估是以長時間置於高溫的高溫儲存測試(HTS)等方式進行,從電阻變化檢測空洞的成長。
對策包括緩和應力的導線與通孔設計、最佳化附著性高的阻障金屬(Ta/TaN)與襯墊層,以及以虛設圖案(dummy pattern)分散應力等。它與電流驅動的電遷移(electromigration)成對,構成銅導線(copper-interconnect)的兩大可靠度課題。