图案薄膜中的分层

断裂力学，特别是界面断裂，在微电子工业中找到了出路。一个典型的IC设备可能包含数十个甚至数百个接口，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。

看到这种失效模式的能量释放率数值后，我松了一口气。这种机制只会导致ERR小于1 J/m^2，这只会在晶圆工艺不成熟时引起问题。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封装在温度循环测试期间引起的，例如从-40℃到125℃进行1000次循环。通常情况下，封装包括更厚的材料，如底填料，陶瓷基板，玻璃增强塑料基板，玻璃填充模具化合物。这些材料的厚度约为mm，弹性模量为10~300GPa, CTE为10~ 30ppm /C。当连接到Si晶片上时，它们可能会导致大约10 J/m^2的ERR。王等人的论文(IEEE器件与材料可靠性汇刊，VOL. 3, NO. 1)。4, 2003, pp119-128)，比较了晶片上BEOL引起的ERR(约1 J/m^2)和倒装芯片封装引起的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”。芯片与封装之间的交互问题亟待解决。

IBM的这项工作发布了一些关于IC布局相关分层失败的有趣结果。作为一名“工厂老鼠”，特别是在ULK电介质加工中，我看到了图样依赖的开裂和分层的例子。大多数情况下，该界面的分层是在CMP过程中以纳米级介电撕裂的形式出现的。手稿中没有包含的参数之一，希望IBM人员能够评论，是SICN蚀刻停止厚度(hc)对G值的影响。如果ES的厚度增加，或者低k薄膜的底部被一种薄而坚硬的材料(SiO2)所取代，G值是否会降低?假设其余的膜层厚度相同。

芯片-封装交互已成为封装应用中BEoL的主要失效模式。然而，它的出现与这样一个事实有关，即大幅度降低ILD的K值需要机械上更弱的低K或超低K介质(这意味着更差的内聚强度以及ILD与蚀刻停止层之间的粘合强度)。通过填充物嵌入或裂纹止裂来提高局部和全局的ILD，已被证明是预防CPI的有效方法。然而，通过充填或止裂对CPI类型分层的影响缺乏定量认识，这应该由断裂力学学界解决。

嗨,小虎,

这是一项有趣的研究。它让我更多地了解真实结构中的真实问题。我有两个问题。

1. 能量释放率的计算．用拟合法。正如我们所知，这是非常依赖网格的，除非你在裂纹尖端周围使用非常细的网格。但hc是最小的几何特征尺寸在您的情况下，所以网格尺寸至少比几个数量级小hc．总的计算成本可能是巨大的。从ABAQUS版本6.4或更高版本开始，它提供G模态角直接作为输出，通过轮廓积分计算。与应力(或位移)拟合相比，它需要相当粗的网格。您对ABAQUS的这个好处有什么看法和体会?
2. Gss=U1-U2的两切片方法。在这种情况下，两者的区别U1而且U2是相当小的，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。结果表明，如果使用一种特殊的方法，在非常广泛的材料失配范围内，可以将误差控制在1%以下。(见J-H Zhao，工程断裂力学，72 (2005)pp1361-1382)。这种精度可与域积分法相媲美。

ANSYS没有内置的等高线积分计算命令。但是，它的“Ansys参数化设计语言”帮助很大。APDL的灵活性使得使用虚裂纹闭合积分法进行后处理时的ERR计算成为可能。我会说，如果使用ANSYS, VCCI可能是最适合计算ERR的方法。

VCCT是商业有限元代码中最方便的计算G的方法。同时适用于界面裂纹和均质裂纹，其优点更加明显。但这种方法仅限于LEFM，而且很难明确地计算相位角(不能识别表征长度)。

虽然我们选择使用APDL在ANSYS中编码VCCT，但Abaqus在其最近发布的版本中构建了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中收敛几乎是一场噩梦。

嗨，小虎，杰华和查理，

因为你们都在工业领域工作熟悉有限元软件。我有一个问题。我只是想知道为什么业界通常使用ANSYS而不是ABAQUS?去年，我在Fairchild实习，他们也用ANSYS。所以我必须使用它。但我发现ANSYS中的模型树是冗余的，通常会相互覆盖，例如参考温度的定义(可能是一个小错误，已经修复了)。我想说的另一点是，文档确实不太好。我找不到他们用的理论。但是ABAQUS做得很好。另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?

我也听我的朋友说，有时ANSYS的结果不可靠。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在行业中比Abaqus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在他们的公司中使用Abaqus(显式和隐式)作为主要的FEA代码。

但如果你的评估是正确的，我确实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曾经是一个独立的求解器。我还记得10年前，我必须在Ideas中进行所有的预处理，然后才能将其引入Abaqus。然而，Abaqus收购了Patran，从那时起，它似乎对我更有吸引力。2)与你说的不同，ANSYS在理论手册和操作手册中都有很好的文档。ANSYS脚本(APDL)对于像我们这样的编码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，每个硬币都有它的反面。ANSYS在开发新元素、采用新方法(如VCCT等)、用户子程序和UMAT等方面落后于Abaqus。材料库也不是很好。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)，旨在提供完整的有限元分析解决方案，包括有限元分析和有限体积等。他们的集成工作简直是可怕的，因为我发现工作台加上这么多的添加只是一个混乱的分心，而不是帮助。

你们认识在ANSYS工作的人吗?请转发此帖(http://万博manbetx平台m.limpotrade.com/node/429)，并鼓励他们参与讨论。在另一个线程关于FEM，来自ABAQUS的人员做出了宝贵的贡献。

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，您可以通过电子邮件与我联系:Lee2002hu@yahoo.com.cn

我认为我们可以从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学中的刚性岛/可拉伸衬底界面分层。这篇论文组织得很好，分析得很好。实际上我从中学到了很多。

但是，对于您论文中的图7，我有一个疑问。我们可以清楚地看到2a/h>4的“稳态”。但是直觉告诉我们，如果裂纹尖端距离缺口足够远，缺口影响就会减小，从而导致没有驱动力。我想知道把这个称为“稳态”是否合适，驱动力从哪一点开始下降，最终趋于零。