图案化薄膜的分层

断裂力学，特别是界面断裂，在微电子工业中得到了应用。典型的IC器件可能包含数十甚至数百个接口，从Si到BEOL，然后到封装，然后到系统板。这篇文章和小胡之前关于通道开裂的文章都是断裂力学应用的好例子。

在看了这种失效模式的能量释放率值之后，我松了一口气。这种机制只会导致ERR小于1 J/m^2，只有在晶圆工艺不成熟时才会出现问题。对于最先进的工艺，这种低裂纹驱动力不会造成问题。

事实上，BEOL分层的主要问题是由包装在温度循环测试期间引起的，比如从-40℃到125℃1000次循环。通常，封装涉及更厚的材料，如下填料、陶瓷基板、玻璃增强塑料基板、玻璃填充模具化合物。这些材料的厚度为mm，弹性模量为10~300GPa, CTE为10~ 30ppm /C。当连接到Si芯片上时，它们可能会导致大约10 J/m^2的ERR。王等人的论文，《IEEE器件与材料可靠性学报》，VOL. 3, NO. 11。本文比较了晶圆上BEOL引起的ERR(约1 J/m^2)和倒装封装引起的BEOL中的ERR(可能高达17 J/m^2)。封装引起的BEOL分层现象称为“芯片-封装相互作用”。芯片封装的相互作用问题需要更迫切地解决。

IBM的这项工作发布了一些与IC布局相关的分层失败的有趣结果。作为一个“fab-rat”，特别是在ULK介质处理中，我已经看到了依赖于图案的开裂和分层的例子。在CMP过程中，大多数情况下，该界面的分层以纳米级介电撕裂的形式出现。手稿中没有包括的一个参数，希望IBM人员可以评论，是SICN蚀刻停止厚度(hc)对G值的影响。如果ES厚度增加或低k膜底部被较薄的硬质材料(SiO2)取代，G值是否会降低?假设其余的膜层厚度相同。

芯片与封装的相互作用已经成为封装应用中BEoL的主要失效模式。然而，它的出现与这样一个事实有关，即ILD的K值急剧下降需要机械上较弱的低K或超低K介电体(意味着ILD与蚀刻停止层之间的内聚强度和粘附强度较差)。事实证明，通过填充或裂纹停止嵌入来增强局部和全局的ILD的方法对防止CPI是有效的。然而，目前对通孔充填或止裂对CPI型分层的影响还缺乏定量的认识，这是断裂力学学界亟待解决的问题。

嗨,小虎,

这是一项有趣的研究。它让我更多地了解了真实结构中的真实问题。我有两个问题。

1. 能量释放速率的计算。使用拟合方法。正如我们所知，除非你在裂纹尖端周围使用非常精细的网格，否则它是非常依赖网格的。但hc最小的几何特征尺寸在你的情况下，所以网格尺寸至少是小几个数量级hc。总的计算成本可能是巨大的。从ABAQUS 6.4或更高版本开始，它提供G而模态角直接作为输出，由轮廓积分计算。与应力(或位移)拟合相比，它需要相当粗的网格。你对ABAQUS的这个好处有什么看法和经验?
2. Gss=U1-U2的两片法。在这种情况下，区别在于U1和U2都相当小，与U1或U2他们自己。数值误差可能与U1-U2。那么你是如何解决这个问题的呢?

在“蛮力计算”的基础上，我想补充以下几点:

最近进行了一次计算错误检查。事实证明，如果使用一种特殊的方法，人们可以将误差控制在1%以下，用于非常广泛的材料不匹配范围。(参见，赵建辉，工程断裂力学，72 (2005)pp1361-1382)。这种精度可与域积分法相媲美。

ANSYS没有内置轮廓积分计算命令。然而，它的“Ansys参数化设计语言”帮助很大。应用虚拟裂纹闭合积分法时，APDL的灵活性使ERR的计算成为可能。我要说的是，如果使用ANSYS, VCCI可能是最适合计算ERR的方法。

VCCT是商业有限元程序中计算G最方便的方法。同时适用于界面裂纹和均质裂纹，其优势更加明显。然而，它仅限于LEFM，并且难以明确地计算相角(无法识别表征长度)。

当我们选择在ANSYS中使用APDL编码VCCT时，Abaqus在其最新版本中内置了VCCT。另一种有用的方法是内聚区，它也在Abaqus和ANSYS中构建。然而，如果你试图让它在ANSYS中收敛，这几乎是一场噩梦。

嗨，小胡、杰华和查理。

因为你们都在工业中工作，对有限元软件很熟悉。我有一个问题。我只是想知道为什么工业通常使用ANSYS而不是ABAQUS?去年，我在仙童实习，他们也用ANSYS。所以我不得不使用它。但我发现，在ANSYS模型树是多余的，通常覆盖彼此，例如参考温度的定义(也许这是一个小错误，并已被修复)。我想说的另一点是，文档确实不太好。我找不到他们使用的理论。但是ABAQUS做得很好。另外一个有趣的现象是，学术界更喜欢ABAQUS而不是ANSYS。 Why ? Could you please share the opinions with me?

我也从我的朋友那里听说，有时ANSYS的结果是不可靠的。你们怎么看?

甄,

巧合的是，我最近和小胡讨论了同样的问题:为什么ANSYS比Abaqus在行业中更受欢迎。

首先，我不确定这是一个绝对准确的说法，因为英特尔和摩托罗拉都将Abaqus(显性和隐性)作为他们公司的主要有限元分析代码。

但如果你的评估是正确的，我想提供一些可能的原因。1) ANSYS从第一天起就是一个自给自足的软件包，具有良好的预处理和后处理，而Abaqus曾经是独立的求解器。我还记得10年前，在将Ideas导入Abaqus之前，我必须完成所有的预处理工作。然而，阿巴斯买下了帕特兰，从那以后，他对我似乎更有吸引力了。2) ANSYS实际上有很好的文件，而不是你说的，在理论手册和操作手册。而ANSYS脚本(APDL)对于像我们这样的程序员来说是一个强大的工具。3)由于1和2,ANSYS拥有更大的客户群。

然而，凡事都有反面。ANSYS在开发新元素、采用新方法(如VCCT等)、User子程序和UMAT等方面落后于Abaqus。素材库也不是很好。所以我们确实看到了从Ansys到Abaqus的潜在转变。ANSYS最近收购了许多CFD软件(Fluent, CFX)，旨在提供具有有限元分析和有限体积等功能的完整有限元分析解决方案。他们的集成工作简直太糟糕了，因为我发现工作台加上这么多的插件只是一堆分散注意力的东西，而不是帮助。

有人认识在ANSYS工作的人吗?请转发此帖子(http://万博manbetx平台m.limpotrade.com/node/429)，并敦促他们参与讨论。在另一个线程在有限元方面，ABAQUS的人做出了宝贵的贡献。

现在我正在使用ANSYS来解决许多关于生物力学的问题。如果您有任何问题，您可以通过以下邮箱与我联系:Lee2002hu@yahoo.com.cn

我想我们可以从我们的讨论中学到很多东西。

嗨,小虎,

我仔细阅读了您的论文，因为我正在研究柔性电子产品中的刚性岛/可拉伸基板界面分层。这篇论文组织得很好，分析得也很好。我从中学到了很多。

但是，关于您论文中的图7，我有一个问题。我们可以清楚地看到2a/h bbbb4的“稳定状态”。然而，直觉告诉我们，如果裂纹尖端离间隙足够远，间隙的影响就会减小，从而导致没有驱动力。我在想，把这种状态称为“稳定状态”是否合适，从哪个点开始，驱动力开始下降，最终归零。