以分子動力學分析Cu-Al金屬玻璃阻障層與多晶銅間之擴散行為與機械性質

Translated title of the thesis: An Investigation on Diffusion Behavior and Mechanical Properties between Cu-Al Metallic Glass Diffusion Barrier and Polycrystalline Copper by Molecular Dynamics
  • 許 元瑋

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

隨著電子晶片的尺寸逐漸縮小，半導體前端晶圓製造方面面臨各式挑戰，後端電子封裝技術部分亦出現急需克服的屏障。例如電子封裝技術中銅與錫易於發生原子交互擴散行為，形成金屬間化合物及錫鬚晶，導致界面電阻率急劇升高進而使電子元件失效。本研究重點在於探討以銅鋁合金做為金屬玻璃阻障層與多晶銅間的擴散行為與機械性質。在理論模擬方法上，使用分子動力學模擬法與EAM勢能函數作為理論基礎，並配合開放式軟體LAMMPS作為工具，分析在不同系統溫度、冷卻速率及合金比例等條件下之銅鋁合金與多晶銅間的均方根位移、擴散系數及受單向拉伸時整體結構的應變分布、拉伸時空孔的破壞過程。 結果顯示擴散行為方面，金屬玻璃結構較晶態結構熱穩定性較佳，晶態結構於擴散模擬中在高溫時傾向出現急劇的擴散行為。擴散後剩餘非晶態結構比例越高之結構擁有最佳的擴散阻擋能力，因其不具有晶界等良好的擴散途徑；機械性質方面，金屬玻璃呈現較晶態結構差之機械強度，屬於較為延性的破壞行為。當上層晶態結構比例越高時，空孔破壞發生於銅鋁合金與多晶銅界面處，非晶態結構比例越高時，空孔破壞傾向發生於銅鋁金屬玻璃內部，此代表晶態結構機械強度較界面處及非晶態結構來的高。
Date of Award2018 Aug 7
Original languageChinese
SupervisorTei-Chen Chen (Supervisor)

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