Nanoindentation du Si3N4 pour la microelectronique : influence de la sous-couche - Normandie Université Access content directly
Journal Articles Materiaux et Techniques Year : 2015

Nanoindentation of Si3N4 for microelectronic: underlayer influence

Nanoindentation du Si3N4 pour la microelectronique : influence de la sous-couche

Abstract

In order to protect microelectronic structures, a silicon nitride (Si3N4) film is typically used as the final passivation layer. During the Back End process, wafer processing steps such as thinning, bonding, sawing or assembly could induce several mechanical strains in the materials. In this paper, the mechanical behavior of Si3N4 deposited on two under layers SiO2 and Al98.96Si1.00Cu0.04, from the same silicon wafer, is investigated by nanoindentation. The load-displacement curves indicate different mechanical behaviors. The unloading curve shows mainly viscoelastic deformation for the Si3N4/SiO2 system. Deposited on AlSiCu, the sample exhibits a plastic deformation with pop in, when the indenter penetrates into the material. Residual indents measured with an atomic force microscope, after nanoindentation, present significant shape differences, for the under layer AlSiCu the indentation induces cracks. © 2015 EDP Sciences.
Dans le but de protéger les structures microélectroniques, le nitrure de silicium (Si3N4) est souvent utilisé comme ultime couche de passivation. Les matériaux des structures peuvent être amenés à subir de nombreuses contraintes mécaniques lors des opérations de procédé « Back-end » comme le rodage, les soudures, le sciage ou encore la mise en boîtier. Nous proposons d’étudier le comportement mécanique par nanoindentation du Si3N4 déposé sur deux sous couches différentes : SiO2 et Al98.96Si1.00Cu0.04, le tout étant réalisé sur une même plaque de silicium. Les courbes de force-déplacement révèlent une réponse différente à la nanoindentation. La courbe de décharge indique une déformation principalement viscoélastique pour le système Si3N4/SiO2. Déposé sur l’AlSiCu, l’échantillon montre une déformation plastique accompagnée de nombreux pop in, lorsque l’indenteur s’enfonce dans la matière. Les empreintes résiduelles, après nanoindentation, mesurées par microscopie à force atomique dévoilent des géométries différentes avec l’apparition de fissures du nitrure de silicium lorsqu’il est déposé sur la sous-couche AlSiCu.

Dates and versions

hal-02184114 , version 1 (15-07-2019)

Identifiers

Cite

Rosine Coq Germanicus, S. Eve, F. Lallemand, E. Hug. Nanoindentation du Si3N4 pour la microelectronique : influence de la sous-couche. Materiaux et Techniques, 2015, 103 (6), pp.606. ⟨10.1051/mattech/2015052⟩. ⟨hal-02184114⟩
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