Detection of potential defects on small-scale interfacial structures

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K03864
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: 宍戸 信之 近畿大学, 理工学部, 講師 (00570235)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 界面強度 / 材料組織 / 欠陥 / き裂進展

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、界面強度の局所変動とその支配的な因子である材料組織との相関性を実測評価によって明らかにし、界面強度分布を規定する諸量の探索を試みた。またさらに、半導体プロセス起因の界面における潜在欠陥の分布を予測し、前述の知見と連携させることで、微小界面構造大規模システムであるエレクトロニクス製品の破壊リスクの定量化を狙う。
まずは単結晶銅/セラミックス界面構造体を製作し、剥離荷重の再現性がよいことを確認し、同界面構造のき裂進展抵抗を明らかにした。一方で、異なる構造を有する試験体を用いて不安定き裂進展を企図した予備試験では、SEM観察による検出が困難とされる100nm以下の極微小な潜在き裂の存在を示唆する結果であったため、その直接評価ではなく潜在欠陥を拡大させて定量評価する方策に方針変更した。また当初、外部機関の保有装置であるFIB-SEM複合ビーム装置からなる試験システムを用いてこれらの強度評価をおこなう予定であったが、昨今の状況を踏まえて前述の拡大した欠陥を対象とし、in-houseでも実施可能な簡素化した試験システムを新たに構築することを主眼とした。その一つとして、電流誘起マイグレーションにより初期欠陥を成長させたのちに強度評価を行い、初期欠陥情報を予測するアプローチを試みた。これに伴い、評価対象となる半導体配線試料も光学顕微鏡システムにてin-situ観察可能なように最小でも数ミクロンオーダーの半導体配線に変更し、これを対象とした電流印加試験において成長した欠陥様の模様が確認できた。