b"\n_START_ARTICLE_\nElettromigrazione\n_START_PARAGRAPH_\nL'elettromigrazione \xc3\xa8 un particolare trasporto di materia, rappresentato dal moto graduale di ioni all'interno di un conduttore a causa del trasferimento di quantit\xc3\xa0 di moto tra elettroni di conduzione e atomi di metallo diffusi. Questo effetto \xc3\xa8 importante nelle applicazioni in cui vengono impiegate elevate densit\xc3\xa0 di corrente, come ad esempio in microelettronica. L'effetto dell'elettromigrazione aumenta al diminuire delle dimensioni dei circuiti integrati e di altri componenti elettronici.\n_START_SECTION_\nStoria\n_START_PARAGRAPH_\nIl fenomeno dell'elettromigrazione \xc3\xa8 noto da pi\xc3\xb9 di 100 anni, essendo stato scoperto dallo scienziato francese Gerardin. Nel 1966, quando i primi circuiti integrati divennero disponibili in commercio, il problema dell'elettromigrazione divenne di interesse pratico. La ricerca in questo campo venne sviluppata da un gran numero di scienziati della nascente industria dei semiconduttori. Uno dei pi\xc3\xb9 importanti studi ingegneristici fu compiuto da Jim Black della Motorola, da cui il nome dell'equazione di Black. All'epoca, le interconnessioni metalliche nei circuiti integrati erano larghe all'incirca 10 micrometri. Attualmente esse hanno una larghezza che va da qualche centinaio a qualche decina di nanometri, il che rende la ricerca sull'elettromigrazione sempre pi\xc3\xb9 importante.\n_START_SECTION_\nImplicazioni pratiche dell'elettromigrazione\n_START_PARAGRAPH_\nL'elettromigrazione diminuisce l'affidabilit\xc3\xa0 dei circuiti integrati. Nel peggiore dei casi, essa porta alla perdita di una o pi\xc3\xb9 connessioni e a guasti intermittenti dell'intero circuito._NEWLINE_A causa della vita relativamente lunga delle interconnessioni e del breve ciclo di vita della maggior parte dei circuiti integrati di tipo consumer, non \xc3\xa8 pratico caratterizzare l'elettromigrazione in un prodotto nelle reali condizioni operative. Per predire la durata della vita delle interconnessioni nei circuiti integrati sotto stress, quali riscaldamento esterno o aumento della densit\xc3\xa0 di corrente, \xc3\xa8 tipicamente usata un'equazione matematica, l'equazione di Black, dai cui risultati \xc3\xa8 possibile estrapolare il valore atteso della durata della vita di un dispositivo operante in normali condizioni operative. Questo tipo di test \xc3\xa8 noto come HTOL (High Temperature Operating Life)._NEWLINE_Sebbene il risultato finale dell'elettromigrazione nei circuiti integrati consista nel loro guasto, i primi sintomi sono glitch intermittenti difficilmente diagnosticabili. Poich\xc3\xa9 alcune interconnessioni si guastano prima di altre, il circuito mostra apparentemente errori casuali, che possono essere indistinguibili da altri meccanismi di guasto (come il danno per scarica elettrostatica). In laboratorio, il guasto per elettromigrazione pu\xc3\xb2 essere visualizzato con un microscopio elettronico, in quanto l'erosione dell'interconnessione lascia dei segni visibili sui metal layer del circuito integrato._NEWLINE_Con l'aumento della miniaturizzazione, nei circuiti VLSI e ULSI aumenta la probabilit\xc3\xa0 di guasto dovuta all'elettromigrazione in quanto aumentano la densit\xc3\xa0 di potenza e la densit\xc3\xa0 di corrente. Nei processi tecnologici avanzati, il rame ha sostituito l'alluminio come materiale per la realizzazione delle interconnessioni. Malgrado la sua elevata fragilit\xc3\xa0, il rame \xc3\xa8 preferibile grazie alla sua maggiore conducibilit\xc3\xa0. Inoltre \xc3\xa8 intrinsecamente meno suscettibile all'elettromigrazione, la quale resta comunque una sfida sempre presente nella fabbricazione dei dispositivi integrati, pertanto la ricerca sulle interconnessioni di rame in merito all'elettromigrazione \xc3\xa8 ancora in corso._NEWLINE_Uno scaling tecnologico di un fattore k aumenta la densit\xc3\xa0 di potenza di un fattore k e la densit\xc3\xa0 di corrente di un fattore k\xc2\xb2, pertanto il fenomeno dell'elettromigrazione \xc3\xa8 chiaramente rafforzato._NEWLINE_Nei moderni dispositivi elettronici di livello consumer, raramente i circuiti integrati si guastano per elettromigrazione. Questo perch\xc3\xa9 le attuali tecniche di progettazione tengono presenti gli effetti dell'elettromigrazione nel layout dei dispositivi. Quasi tutte le aziende di progettazione di circuiti integrati usano tool di progettazione automatica per controllare e correggere i problemi di elettromigrazione a livello di layout dei transistor. Un dispositivo integrato correttamente progettato e operante entro le condizioni operative specificate dal costruttore in termini di tensioni e temperatura, \xc3\xa8 soggetto a guasti prevalentemente dovuti ad altre cause (ambientali), come ad esempio danni cumulativi provocati dal bombardamento con raggi gamma._NEWLINE_Nonostante ci\xc3\xb2, sono stati documentati casi di prodotti guastatisi a causa dell'elettromigrazione. Verso la fine degli anni 80, una linea di drive per desktop della Western Digital presentava tempi di guasto previsti di 12-18 mesi dopo l'uso sul campo. Analizzando le unit\xc3\xa0 rese, gli ingegneri identificarono delle regole di design errate in un controller integrato di un fornitore. Sostituendo il componente con uno di un diverso fornitore, Western Digital fu in grado di correggere il difetto, ma senza evitate un danno significativo alla reputazione dell'azienda._NEWLINE_L'elettromigrazione pu\xc3\xb2 essere la causa del degrado in alcuni dispositivi a semiconduttore di potenza come MOSFET di potenza a bassa tensione dove il flusso di corrente laterale attraverso la metallizzazione di source (spesso in alluminio) pu\xc3\xb2 raggiungere la densit\xc3\xa0 di corrente critica durante condizioni di sovraccarico. La degradazione dello strato di alluminio causa in incremento della resistenza del MOSFET in conduzione, e pu\xc3\xb2 portare, infine, al guasto del dispositivo.\n_START_SECTION_\nElementi fondamentali\n_START_PARAGRAPH_\nLe propriet\xc3\xa0 del materiale di una interconnessione metallica hanno una forte influenza sulla durata della stessa. Le caratteristiche pi\xc3\xb9 importanti sono la composizione della lega metallica e le dimensioni del conduttore. Influiscono sulla durata delle interconnessioni anche la forma del conduttore, l'orientamento cristallografico dei grani nel metallo, le procedure di deposizione dei layer, i trattamenti termici o l'annealing, le caratteristiche della passivazione e le interfacce con altri materiali. Ci sono inoltre grandi differenze nel caso in cui l'interconnessione sia percorsa da corrente continua o da corrente alternata, le quali producono diversi tipi di effetti.\n_START_SECTION_\nElettromigrazione in un chip\n_START_PARAGRAPH_\nUn overclock aumenta la frequenza di funzionamento del componente interessato aumentandone proporzionalmente la resistenza: per ovviare al fenomeno che ne conseguirebbe (tensioni di soglia troppo basse per attivare ad esempio i passaggi di stato dei transistor utilizzati nel chip), si usa aumentare la tensione di alimentazione del componente con un procedimento denominato Overvolt._NEWLINE_Inevitabilmente la potenza globale utilizzata dal componente si innalza con conseguente innalzamento dell'energia termica generata e quindi della temperatura: ed \xc3\xa8 proprio l'innalzarsi della temperatura il fattore scatenante di un'elettromigrazione. Di solito il fenomeno si manifesta in modo repentino ed il risultato \xc3\xa8 un chip non pi\xc3\xb9 funzionante n\xc3\xa9 tanto meno recuperabile."