本文關鍵詞：金屬納米粒子假塑性流體壓印制備微納金屬互連線研究

  更多相關文章： 納米壓印 假塑性流體 銀納米顆粒 低溫燒結 場致各向異性收縮

【摘要】：圖形轉(zhuǎn)移技術是微電子產(chǎn)業(yè)的核心技術之一,長期以來一直采用光學光刻實現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移,但其分辨率受到瑞利公式的限制。隨著對特征尺寸的不斷減小,特別是在14 nm節(jié)點以下,光學光刻已難以實現(xiàn)高分辨率的要求。在國際半導體藍圖提出下一代備選圖形轉(zhuǎn)移技術中,納米壓印由于其高分辨率、高保真度、高產(chǎn)量以及低成本的特性,具有很強的競爭力和廣闊的發(fā)展前景。金屬微納結構具有重要而廣泛的應用,金屬納米粒子的高表面能特性,使得其可以在低溫下實現(xiàn)體金屬化,避免高溫工藝對柔性基底的破壞。將金屬納米粒子與納米壓印工藝相結合,在制備金屬微納結構成本、產(chǎn)量、高分辨率、高保真度等方面有明顯優(yōu)勢。假塑性金屬納米粒子流體壓印,脫模結束后需要進行熱處理,促進金屬納米顆�；ミB導電。在熱處理過程中,如何保證金屬微結構的形貌完整性,以及良好的導電性尤為重要。本文分別從理論推導、仿真模擬和實驗研究等多角度入手,分析研究壓印脫模后熱處理過程金屬微納結構的形貌特征和電學特性。首先將熱處理過程分為溶劑蒸發(fā)和金屬納米顆粒燒結兩個階段,通過建立受力模型和燒結模型,分析得到了熱處理過程中影響金屬微納結構形貌的材料參數(shù),以及熱處理條件參數(shù)。納米顆粒燒結過程中由于晶界擴散會導致燒結體收縮,影響微納結構保真度,為了保證燒結體在水平方向不發(fā)生收縮,提出對燒結體加載單軸應力。利用Lammps軟件分別模擬了銀納米顆粒在無壓力和加載單軸壓力下的燒結情況,仿真發(fā)現(xiàn)在燒結的過程中,通過調(diào)整單軸應力大小或者燒結時間,可以保證燒結體在X軸方向不發(fā)生收縮或膨脹。為了研究燒結過程金屬微納結構的形貌以及電學性質(zhì)。采用化學還原法制備得到30 nm銀納米顆粒,并在硅基底上沉積得到銀納米顆粒線,通過測試儀器表征,并結合晶粒生長理論和納米材料電阻尺寸效應,得到燒結溫度和時間對銀納米顆粒線中晶粒的生長、晶界反射系數(shù)以及電導率性能參數(shù)的影響。實驗研究發(fā)現(xiàn),銀納米顆粒線條在200oC燒結1 h后,晶粒增大為130 nm,電阻降為2.29???cm約為塊體金屬的1.5倍,相應晶界反射系數(shù)為0.4。
【關鍵詞】：納米壓印 假塑性流體 銀納米顆粒 低溫燒結 場致各向異性收縮
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN305.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-18
• 1.1 選題的依據(jù)、目的及意義11-13
• 1.2 納米壓印國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文的選題目的和意義15-16
• 1.4 本文的主要內(nèi)容和結構16-18
• 2 納米壓印技術18-32
• 2.1 納米壓印技術原理及分類18-19
• 2.2 納米壓印轉(zhuǎn)移介質(zhì)19-26
• 2.2.1 熱固化納米壓印20-21
• 2.2.2 紫外固化納米壓印21-22
• 2.2.3 金屬薄膜直接壓印22-23
• 2.2.4 金屬納米粒子壓印23-25
• 2.2.5 假塑性金屬納米粒子流體壓印25-26
• 2.3 納米壓印技術的新發(fā)展26-30
• 2.3.1 卷對卷紫外納米壓印26-28
• 2.3.2 復合模板紫外壓印28-29
• 2.3.3 靜電力輔助納米壓印29-30
• 2.4 本章小結30-32
• 3 熱處理過程中金屬納米顆粒假塑性流體微結構形貌控制32-46
• 3.1 金納米顆粒流體蒸發(fā)過程受力分析32-40
• 3.1.1 流體蒸發(fā)過程金納米顆粒受力類型分析32-34
• 3.1.2 不同堆積方式下金納米顆粒受力分析34-37
• 3.1.3 流體蒸發(fā)過程各參數(shù)對金納米顆粒微結構形貌影響37-40
• 3.2 金納米顆粒燒結過程形貌分析40-45
• 3.2.1 燒結過程金納米顆粒微納結構線性收縮量理論推導40-43
• 3.2.2 燒結參數(shù)對金納米顆粒燒結過程形貌的影響43-45
• 3.3 本章小結45-46
• 4 銀納米顆粒燒結各向異性收縮研究46-55
• 4.1 單軸應力作用下銀納米顆粒擴散各向異性研究46-51
• 4.1.1 單軸應力作用下燒結過程的擴散理論46-48
• 4.1.2 仿真模擬單軸應力作用下銀納米顆粒燒結特性48-51
• 4.2 靜電場中銀顆粒燒結特性51-54
• 4.3 本章小結54-55
• 5 低溫燒結銀納米顆粒線形貌特征以及電學特性研究55-68
• 5.1 銀納米顆粒線的制備57-60
• 5.1.1 銀納米顆粒的制備57-59
• 5.1.2 銀納米顆粒線的制備59-60
• 5.2 低溫燒結過程中銀線形貌分析60-67
• 5.2.1 不同燒結溫度和時間對銀納米顆粒形貌的影響60-62
• 5.2.2 不同熱處理過程銀線內(nèi)部晶粒大小和結構的變化62-65
• 5.2.3 不同熱處理參數(shù)對銀線電阻率的影響65-67
• 5.3 本章小結67-68
• 6 結論和展望68-70
• 6.1 本文的主要內(nèi)容與結論68-69
• 6.2 研究中存在的問題及展望69-70
• 參考文獻70-74
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果74-75
• 致謝75

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