Sn/Cu互连体系界面和金属间化合物层Kirkendall空洞演化和生长动力学的晶体相场法模拟

分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》

马文婧 柯常波 周敏波 梁水保 张新平

摘要： 采用二元合金晶体相场模型模拟研究了Sn/Cu 互连体系Cu/Cu3Sn 界面及金属间化合物层中Kirkendall 空洞形成和形貌演化及长大过程, 对Kirkendall 空洞生长的微观机制进行了剖析, 同时还模拟和分析了界面Cu3Sn层厚度和杂质含量对Kirkendall 空洞形貌和生长动力学的影响. 研究表明, Kirkendall 空洞的生长过程由4 个阶段组成: Cu/Cu3Sn界面形成大量原子错配区, 原子错配区迅速成长为空洞, 空洞的长大及随后的空洞合并生长. Kirkendall 空洞优先在Cu/Cu3Sn 界面处形核,其尺寸随时效时间的延长而增大, 并在时效后期空洞的生长伴随有空洞的合并. Cu3Sn 层厚度增加和杂质含量增多均使得Kirkendall空洞数量和生长指数增加以及尺寸增大, 并且2种情况下空洞数量随时间的变化均呈现先增后减的规律.

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