Promotion Zhao Dawei
Wir gratulieren Herrn Dr. Zhao Dawei zu seiner erfolgreichen Promotionsprüfung!
Seine Doktorarbeit mit dem Titel „Cross-sectional Nanoindentation for Characterizing Adhesion Strength of Metallic Thin Films“ entstand unter der Betreuung von Prof. Dr.-Ing. Martin März vom Lehrstuhl für Leistungselektronik, Zweitgutachter war Prof. Bernhard Wunderle (TU Chemnitz).
Metallische Dünnschichten sind in der Mikro- und Leistungselektronik allgegenwärtig – sei es zur mechanischen und/oder elektrischen Kontaktierung oder, wie im Fall von Schottky-Dioden, als funktionaler Bestandteil eines Halbleiterbauelements. Häufig bestehen diese Schichten aus Stapeln unterschiedlicher Metalle, die jeweils spezifische Aufgaben erfüllen: etwa als Haftvermittler, Diffusionssperre oder benötigte Endoberfläche für das Drahtbonden, Löten oder Sintern. Für die Robustheit und Lebensdauer ist die Haftfestigkeit dieser meist durch Aufdampfen oder Sputtern aufgebrachten Schichten von entscheidender Bedeutung.
Die Herausforderung bei der Charakterisierung der Haftfestigkeit von metallischen Dünnschichten in den für Mikroelektronik und Leistungshalbleiter typischen Längenskalen im Bereich von Mikro- bis Millimetern besteht darin, daß es praktisch kaum möglich ist, diese Schichten auf so kleiner Fläche mechanisch geeignet anzubinden, um beispielsweise klassische Abzugstests durchführen zu können. Ein alternatives Verfahren stellt die „Cross-sectional Nanoindentation“ (CSN) dar. Dabei wird ein winziger Diamantkegel in eine präpa-rierte Querschnittsfläche des Substrats knapp unterhalb der metallisierten Oberfläche eingedrückt, bis es zu einem Ausbruch des spröden Substrats kommt. Anhand des dabei entstehenden Bruchbilds wird versucht, Rückschlüsse auf die Haftfestigkeit der Metallisierung zu ziehen. Nach dem Stand der Technik ist dies jedoch nur in qualitativer Form möglich.
Vor diesem Hintergrund hat sich Herr Zhao das Ziel gesetzt, ein vertieftes Verständnis der Mechanismen zu entwickeln, die bei der CSN relevant sind, um aus den Messdaten und dem Bruchbild quantitative Aussagen über die Haftfestigkeit der Metallisierung ableiten zu können. Er stellt zwei neue Methoden zur Auswertung von CSN-Messungen vor – einen analytischen Ansatz und eine 3D-FEM basierte Methode. Durch die Berücksichtigung bislang in der Literatur vernachlässigter Effekte und Parameter erweitert er die Anwendbarkeit des CSN-Verfahrens auch auf plastisch-elastische Dünnschichten und steigert die Verlässlichkeit der Aussagen zur Haftfestigkeit bei diesem Messverfahren in ganz erheblichem Maße.