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应变硅中的劈裂奇点和位错注入

马丁·费隆的照片

通过卡坦Feron张甄锁志刚

当硅受到应变场作用时,硅中载流子的迁移率可以显著提高。然而,在微电子器件中,应变场可能在尖锐的特征处(如边缘或角落)加剧,从而向硅中注入位错并最终使器件失效。边缘处的应变场是奇异的,通常是两种不同指数模态的线性叠加。我们通过模态角表征了两种模态的相对贡献,并确定了载荷振幅增加时的临界滑移系统。我们计算了在硅衬底上粘接薄膜条的临界残余应力。

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评论

这是一个非常有趣的话题。我过去研究过三维域的裂缝和角点奇点。这是一个重要的问题。然而,我有几个问题:

  • 那么III型应力强度因子呢?这里不考虑它吗,因为它与K1和K2解耦并且没有奇点?
  • 假设beta=0 (Dundur参数)这是一个合理的假设吗?这似乎使问题恶化了。观察“振荡”参数如何影响结果是很有趣的。

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马丁·费隆的照片

亲爱的尤瓦尔·弗里德:

非常感谢你对这个话题的兴趣,我很高兴回答你的问题。

1.我们不考虑III型应力强度因子,因为我们分析的是“无限条”问题,因此III型不是我们感兴趣的。

2.通过声明Dundurs beta = 0,我们基本上假设两种材料的泊松比相等,即0,5。这将意味着不可压缩的材料行为,这在物理上是不适用的。然而,我们的目标是提出一种框架和方法,可以应用于广泛的材料和几何特性。为了研究β效应的影响,可以改变泊松比并对其他值重复分析。

最好的问候,

卡坦Feron

亲爱的尤,

非常感谢你的兴趣和伟大的评论。

  1. 我们对三维角点奇点也很感兴趣,因为这是一个非常重要的问题。我可以要一份你的作品和关于3D角奇点的相关参考文献吗?我还建议你在iMechanica上发布你的3D奇点作品。万博manbetx平台角奇点驱动的失效模式非常多,而具有大弹性失配和CTE失配的3D角在微电子中非常常见,所以我认为这是一个非常有趣的话题,至少对于在半导体行业工作的力学人员来说是如此。
  2. 为了避免3D角落奇点的复杂性,我们使用了长条纹而不是方形垫,但正如马丁在他的回复中指出的那样,这个想法和框架仍然适用。由于应力状态为平应变应力状态,不存在面外剪切,故不考虑III型。
  3. β效应在裂缝问题上得到了大量的研究,如He和Hutchinson在20世纪80年代末和90年代初的研究。所有这些研究都表明,效应没什么大不了的,因为效应基本上就是泊松比效应。为了简单起见,我们也采用这个假设。当然,正如你所指出的,这个假设需要验证或研究。
  4. 如本文图2所示,右上三角形区域为复共轭。为了避免这种复杂性,我们采用beta=0,那么在使用强弱奇异应力场的线性叠加时就不用担心了。由于对于应变硅结构,如典型的SiN/silicon体系,α和β很少出现在复杂区域,因此我们不必担心。
  5. 关于“振荡”效应,你提出了一个非常重要的观点。对于像硅/聚合物这样的材料组合,奇点指数通常是一对共轭复数。在这种情况下,我们必须考虑“振荡”效应,就像处理界面裂纹一样。

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我需要这篇关于用细分法求解边界中弱奇异积分的论文

- J O Lachat & J O watson“边界积分方程的有效数值处理”——三维弹性力学的新公式[J]。方法.eng.211 - 228 (1958)

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