23、超薄芯片的机械稳定性与MOSFET压阻效应研究

超薄芯片的机械稳定性与MOSFET压阻效应研究

1. 超薄芯片机械稳定性影响因素

在研究超薄芯片的机械稳定性时，涉及到多个关键因素，包括锚结构、多孔硅层以及CMOS电路等。

1.1 锚结构的影响

对比每边有五个锚和六个锚的芯片，发现每边六个锚的芯片失效概率相对较高，这支持了失效可能从锚开始的假设，锚可视为额定断点。当对多孔硅（PS）层施加拉伸应力时，锚对芯片机械强度的影响变得复杂。通过韦布尔分布分析，每边五个锚和六个锚的芯片特征模具强度差异从之前实验的2295 MPa降至114 MPa，表明PS层处于拉伸状态时，锚的影响相对较小。而且，每边五个锚的芯片韦布尔分布呈现多斜率曲线，说明存在不同的失效机制，此时难以区分锚和PS层对超薄芯片机械强度的影响，之前根据测量数据计算锚处的断裂应力在此情况下不再有效。

1.2 多孔硅层的影响

Chipfilm™技术生产的超薄芯片至少由多孔硅层和外延层两层组成，这种材料的不均匀性导致机械强度呈现各向异性。通过比较PS层处于拉伸和压缩应力时样品的特征模具强度，发现PS层处于拉伸应力时提取的特征模具强度（285 MPa）远低于压缩应力时（1010 MPa），表明PS层会进一步降低芯片的机械强度。总体而言，当外延层受拉应力时，芯片边缘的锚对机械强度影响较大；而当外延层受压应力（即PS层受拉应力）时，PS层本身可能是影响芯片稳定性的主要因素。因此，优化锚的设计和提高PS层质量（均匀性和孔径）对于提高超薄Chipfilm™芯片的机械可靠性至关重要。

1.3 CMOS电路的影响

经过CMOS集成工艺的超薄IC芯片，由于表面有许多附加层和不同图案，经过多次高温处理后，芯片