导　　师： 张新平

授予学位： 博士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 金属微互连结构是集成电路(IC)系统和微电子封装中的重要组成部分。随着电子产品不断向微型化、多功能化和高可靠性方向发展,芯片和元器件的封装密度不断提高,微互连结构间距和尺寸越来越小,导致微互连结构反应界面层占整个微互连结构的体积分数不断增加,而界面层微观组织对微互连结构可靠性的影响非常大。在服役过程中微互连结构界面处常会出现由于金属原子迁移而产生较高密度的Kirkendall空洞和微裂纹,这两种微观缺陷的存在和发展可显著降低金属微互连结构的力学和电学性能,并对其可靠性有严重的影响,目前这方面的问题已成为理论和实验研究的热点之一。由于仅从实验表征难以捕捉和深入研究金属微互连结构中Kirkendall空洞和微裂纹的微观形貌,故而采用计算模拟的方法对Kirkendall空洞和微裂纹的形貌演化和生长行为进行研究显得尤为重要。随着计算机技术和材料科学的发展,在众多研究材料微观组织演化和生长行为的计算模拟方法中,建立在密度泛函理论基础上的晶体相场模型因其可以耦合材料的弹塑性变形、晶粒取向、各向异性等物理和力学特性而成为最有效的方法之一。本论文采用二元晶体相场模型对金属微互连结构中Kirkendall空洞的微观形貌和生长行为进行了系统模拟研究,阐明了金属微互连结构中合金层厚度、合金层杂质含量、合金界面对称性及取向和形变过程对金属微互连结构中Kirkendall空洞的微观形貌及生长行为的影响。随后,采用单组元晶体相场模型对金属微互连结构界面中微裂纹扩展过程进行了研究,分析了初始切口(空位聚集)区域属性、双向拉伸应变及晶粒取向角对金属微互连结构中微裂纹扩展行为的影响。采用二元晶体相场模型模拟研究金属微互连结构中合金层厚度与合金层杂质含量对界面Kirkendall空�

关 键 词： 金属微互连 空洞 微裂纹 形貌演化 生长行为 晶体相场法

领　　域： []