SiCN薄膜の機械的および破裂特性に関する実験的に検証された有限元モデル

科学分野:

• 材料科学
• 機械工学

背景:

• シリコンカーボニトリド (SiCN) の薄膜は,様々な技術的な用途において極めて重要です.
• 機械的な性質を理解することは デバイスの信頼性の高い性能に不可欠です

研究 の 目的:

• SiCN薄膜の機械的動作と破裂メカニズムを様々な負荷下で調査する.
• ストレス分布と故障モードを予測するための有限要素 (FE) モデルを開発し,検証する.

主な方法:

• SiCNの薄膜をp-Si (100) 基板に熱化学蒸気沈殿 (CVD) により沈殿する.
• 負荷移転反応を分析するために1〜4mNの負荷でナノインデントテストを行う.
• ストレスと骨折をシミュレートするために,実験的に検証されたエラストプラスチックFEモデルの開発.
• ナノインデント (クラッキング,デラミネーション) とピールテストによる骨折分析

主要な成果:

• FEモデルは,弱いSiCN/Siインターフェースの ~110 nm 位移でインターフェイスの故障開始を正確に予測した.
• 剥離試験は,解き放たれにおけるインターフェース断裂エネルギーの重要な役割を実証した.
• SiCNフィルムの機械的整合性は,適用された負荷の変動に対して非常に敏感です.

結論:

• この研究は,SiCN薄膜の負荷依存の機械的行動に関する洞察を提供します.
• FEモデリングは,薄膜システムの故障メカニズムを予測するための貴重なツールとして機能します.
• SiCN薄膜の機械的信頼性を高めるには,インターフェースの性能を最適化することが重要です.