梯度应力场与电场作用下晶内微裂纹的演化

摘要

随着科技的迅猛发展，集成电路特征尺寸正在不断减小，随之而来的电子元器件的失效问题日益受到关注。本文基于表面扩散和蒸发—凝结的经典理论及其弱解描述，对铜内连导线中晶内微裂纹的形貌演化进行了有限元模拟。主要内容和结论如下：
　　首先，基于微结构演化动力学的基本理论框架，分别推导了梯度应力场、梯度应力场与电场共同诱发表面扩散下微结构演化的有限元控制方程。建立了相应的铜内连导线中二维晶内微裂纹的演化模型，用FORTRAN语言编制了相应的有限元程序。
　　其次，通过对梯度应力场诱发表面扩散下铜内连导线中晶内微裂纹演化的有限元分析，发现如下规律：当应力梯度较大时，微裂纹从低应变能密度区向高应变能密度区漂移；此外，晶内微裂纹演化分节存在临界应力梯度、临界形态比和临界线宽。随着应力梯度的增大、形态比的增大或者线宽的减小，微裂纹演化分节的时间都在减小。
　　最后，通过对梯度应力场与电场共同诱发表面扩散下铜内连导线中晶内微裂纹演化的有限元模拟，得出如下结果：晶内微裂纹在外场的综合作用下会发生定向的移动。此外，微裂纹演化分节存在临界应力梯度、临界电场值、临界形态比和临界线宽。其演化分节时间随着应力梯度、电场值以及形态比的增大而减小，随着线宽的增大而增大。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 内连导线中的物质输运过程

1.3 内连导线中常见的扩散驱动力

1.4 内连导线中微结构演化的研究现状

1.5本文的研究思路和主要工作

第二章 表面扩散主导下微结构演化的有限单元法

2.1 引言

2.2 表面扩散基本理论

2.3 蒸发—凝结基本理论

2.4 包含表面扩散与蒸发－凝结机制的弱解描述

2.5 梯度应力场、梯度应力场与电场共同作用下晶内微裂纹模型

2.6 微结构演化的有限单元法

2.7 有限元方法的可靠性验证

2.8 本章小结

第三章 梯度应力场下晶内微裂纹的演化

3.1 引言

3.2 铜内连导线晶内微裂纹的演化

3.3 本章小结

第四章 梯度应力场和电场共同作用下晶内微裂纹的演化

4.1 引言

4.2 铜内连导线中晶内微裂纹的演化

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文的主要工作和相关结论

5.2 未来工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文