Тепловые процессы в системах металлизаций полупроводниковых структур и керамик

• Автор: Зуев, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Оглавление
Список используемых обозначений
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования
1.1 Природа тепловой деградации полупроводниковых
структур и систем металлизаций
1.2. Механизмы тепловой деградации
2. Теоретический анализ тепловых процессов в системах
металлизаций и методические аспекты работы
2.1. Тепловые процессы, происходящие в проводнике при пропускании импульса тока
2.2. Методика проведения эксперимента
2.3 Тепловые процессы при наличии геометрических неоднородностей
3. Деградационные процессы в объемных проводниках при
наличии градиента температур
3.1. Тепловые процессы в проводнике при пропускании импульса тока
3.2. Экспериментальная часть
4. Тепловые процессы в паяных соединениях
4.1. Расчет температурных напряжений в паяном соединении
4.2. Экспериментальное изучение состояния паяных соединений
4.3. Моделирование тепловых процессов в структуре металл-

диэлектрик
4.4. Теоретические основы расчета термоупругих напряжений в системах металл-диэлектрик
4.5. Расчет термоупругих напряжений в системах металл-диэлектрик в комплексе АШУБ
4.6. Анализ механики разрушения металлизаций на поверхности диэлектрика
Основные результаты и выводы
Заключение
Литература
Приложения
Список используемых обозначений
а = Х/(сс1) - коэффициент температуропроводности образца, м2/с, с - удельная теплоемкость, Дж/(кг-К), с! - плотность, кг/м3,
е, м - расстояние от плоскости стыка до нейтрального слоя в паяном соединении,
I] - момент инерции поперечного сечения детали,
Ь, м - толщина полупроводниковой пластины,
г - радиальная компонента, м,
и2, м/с - колебательная скорость частицы,
Щ, К — температурный коэффициент линейного расширения
5,, - тензор Кронекера,
£ - относительное растяжение кристалла в направлении деформации, Р - коэффициент теплового расширения, 1/К,
X - теплопроводность, В/(м-К),
а, Па - упругое напряжение,
со, Вт - мощность точечного источника тепла,
Е (г) — [ ехр(—ф) — - интегральная экспонента,
Е0, Па - модуль Юнга недеформированного кристалла при Т=Т0, 0(г,т) - функция Грина задач теории упругости и теплопроводности, ), А/м2 - плотность электрического тока,
II,Ом - сопротивление дорожки металлизации,
Ко,Ом - сопротивление дорожки металлизации при Т=Т0,
Т, К - температура,
Т0, К - температура окружающей среды в нормальных условиях,
/, м - длина дорожки металлизации,
Здесь ДТ|С=Те-Т0, а взаимно связанные значения икь Р и ц обозначены подстрочным индексом «1», соответствующим моменту разрушения структуры.
Эта область определяется параметром,
являющимся аналогом обобщенной переменной в задачах теплопроводности [56]. Численное значение параметра у определялось по наклону прямой, построенной в координатах (р-Ци) = 1'(т“0,5) и служило критерием деградационной стойкости слоев металлизации. Таким образом, если параметры токового импульса (т;=85-1000 мкс и, соответственно,
Ок1=Рк;Х1=уЛ/т7=50-170 мДж) таковы, что /> 5,7 (УА) в рассматриваемой системе начинают развиваться необратимые деградационные процессы.
Кроме того, сопоставление результатов эксперимента с уравнением (12) позволяет, с учетом литературных данных для а и X [57], оценить температуру ДТк, отвечающую за начало необратимых изменений в контактной паре А1-81 при импульсном воздействии тока. Расчеты показывают, что ДТк соответствует эвтектическому плавлению компонентов в зоне контакта металл-полупроводник, что еще раз подчеркивает определяющую роль контактного плавления в развитии деградационных процессов.
Как и ранее [58, 59] экспериментальное исследование тепловых режимов осуществлялась на системе алюминиевая пленка - кремниевая подложка (А1-81). В качестве полупроводниковой подложки использовались