Prakt. Met. Sonderband 52 (2018) 243
2.2 Oberflächenbehandlungen
Alle Wafer wurden spiegelpoliert, wodurch sich eine niedrige Oberflichenrauigkeit von Ra =0,3-0,4
E spp nm ergab [12]. Manipulationen dieser glatten Oberflächen wurden an einem G200 Nanoindenter
Cog (Keysight Technologies, Santa Rosa, California, USA) durchgeführt. Kratzer wurden in Richtung
2 durch a einer Kante der Berkovich Spitze mit einer Last von 10 mN und einer Geschwindigkeit von 1 um/s
Dole ' auf einer Lange von 100 um im Zentrum der Proben erzeugt, wobei zwei verschiedene Richtungen
chte D gewählt wurden: (i) parallel zur kritischsten Spaltebene und (ii) mit einem möglichst großen Winkel
foo dazu [13]. Zur Untersuchung von Kontaktschiddigung kam eine kugelige Indenterspitze mit einem
. Radius von R =4.5 um zum FEinsatz, wobei die Versuche weggeregelt und mit einer konstanten
Dehnrate von 0.05s” durchgeführt wurde. Die Proben wurden genau bis zum Einsetzen der ersten
irreversiblen Verformung (,,Pop-in*) belastet. Entsprechende Kraft-Weg-Kurven sind dabei in [14]
pa ersichtlich.
RRR
tia Würden
“lowisls 2,3 Biaxiale Festigkeitsuntersuch
ihe Sphipe .3 Biaxiale Festigkeitsuntersuchungen
ee Fiir die biaxialen Festigkeitsuntersuchungen wurde der B3B Test herangezogen [15, 16]. Dieser
HIE Wg eignet sich optimal fiir die Festigkeitsanalyse sproder Materialien fiir mikroelektronischen
Anwendungen durch die hohe Präzision und der einfachen Möglichkeit, in verschiedenen
Umgebungsmedien zu prüfen [17]. Die Probe wird dabei von drei Kugeln auf einer Seite gehalten
und durch eine vierte Kugel in der Mitte der gegenüberliegenden Seite axial belastet, wodurch sich
in der Mitte der gegenüber liegenden Seite ein gut definiertes biaxiales Spannungsfeld ergibt. Dieses
Belastungsszenario ist vergleichbar mit jenem in realen Bauteilen, wo Spannungsfeldmaxima
üblicherweise in kleinen Bereichen (z.B. an Kanten von Elektroden oder in der Nähe von Lötkugeln)
auftreten. Die entsprechende Bruchspannung ob wird berechnet durch:
‘m-Punkagrup p
sches Gitter mit oO, = f (1)
orale Achsen zu !
0d dae y= wobei Prax die Bruchkraft, ¢ die Dicke der Probe und f ein dimensionsloser Faktor ist, der von der
3 A für LiTaO: Geometrie des Testaufbaus und der Probe sowie der Querkontraktionszahl des getesteten Materials
tems liegen und abhängt. Da keine analytischen Lösungen verfügbar sind, muss dieser Wert numerisch errechnet
me dreizählige werden [15, 16]. Proben wurden mit einer Traversengeschwindigkeit von 0.1 mm/min in Luft bei
fweist, was zum Raumtemperatur belastet. Der Durchmesser der verwendeten Kugeln für das B3B Auflager betrug
£ Richtung führ 1,19 mm. Spannungen wurden nach der Weibull Theorie [18] entsprechend dem EN-843-5 Standard
[19] ausgewertet, wobei 90% Konfidenzintervalle für die charakteristische Festigkeit op und den
alten, die an die Weibullmodul m gewählt wurden.
des Water, Fir
tät. vorteilhafl
wird die [0001] 2.4 Keramographische Untersuchungen
ım die [2110]
/ mitändert. De Um charakteristische Bruchmuster von getesteten Proben zu identifizieren, wurden Bruchstiicke von
n Unternehmer Proben mit geringeren Festigkeitswerten zusammengefügt und mit einem optischen Stereomikroskop
che Proben von (Olympus SZH10, Olympus Ltd., Tokio, Japan) analysiert. Risse wurden dabei entsprechenden
Ilen Wafern mit Spaltebenen zugeordnet. Oberflächen- und Querschnittsanalysen wurden in einer FIB-Arbeitsstation
(Auriga, Zeiss, Oberkochen, Deutschland ausgestattet mit einem Gallium-FIB-System Cobra Z-05,
Orsay Physics, Brno, Tschechische Republik) durchgeführt. Zur Dokumentation von Schädigungen
unterhalb der Oberfläche wurden FIB-Querschnitte mit einem Ga-Strahl von 30 kV erzeugt, wobei
der Strom für den abschließenden Polierschritt systematisch von 20 nA auf 100 pA reduziert wurde.
