發(fā)布時(shí)間：2017-10-08 11:30

  本文關(guān)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

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【摘要】：圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)是微電子產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)之一,長(zhǎng)期以來(lái)一直采用光學(xué)光刻實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移,但其分辨率受到瑞利公式的限制。隨著對(duì)特征尺寸的不斷減小,特別是在14 nm節(jié)點(diǎn)以下,光學(xué)光刻已難以實(shí)現(xiàn)高分辨率的要求。在國(guó)際半導(dǎo)體藍(lán)圖提出下一代備選圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)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(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和廣闊的發(fā)展前景。金屬微納結(jié)構(gòu)具有重要而廣泛的應(yīng)用,金屬納米粒子的高表面能特性,使得其可以在低溫下實(shí)現(xiàn)體金屬化,避免高溫工藝對(duì)柔性基底的破壞。將金屬納米粒子與納米壓印工藝相結(jié)合,在制備金屬微納結(jié)構(gòu)成本、產(chǎn)量、高分辨率、高保真度等方面有明顯優(yōu)勢(shì)。假塑性金屬納米粒子流體壓印,脫模結(jié)束后需要進(jìn)行熱處理,促進(jìn)金屬納米顆�；ミB導(dǎo)電。在熱處理過(guò)程中,如何保證金屬微結(jié)構(gòu)的形貌完整性,以及良好的導(dǎo)電性尤為重要。本文分別從理論推導(dǎo)、仿真模擬和實(shí)驗(yàn)研究等多角度入手,分析研究壓印脫模后熱處理過(guò)程金屬微納結(jié)構(gòu)的形貌特征和電學(xué)特性。首先將熱處理過(guò)程分為溶劑蒸發(fā)和金屬納米顆粒燒結(jié)兩個(gè)階段,通過(guò)建立受力模型和燒結(jié)模型,分析得到了熱處理過(guò)程中影響金屬微納結(jié)構(gòu)形貌的材料參數(shù),以及熱處理?xiàng)l件參數(shù)。納米顆粒燒結(jié)過(guò)程中由于晶界擴(kuò)散會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)體收縮,影響微納結(jié)構(gòu)保真度,為了保證燒結(jié)體在水平方向不發(fā)生收縮,提出對(duì)燒結(jié)體加載單軸應(yīng)力。利用Lammps軟件分別模擬了銀納米顆粒在無(wú)壓力和加載單軸壓力下的燒結(jié)情況,仿真發(fā)現(xiàn)在燒結(jié)的過(guò)程中,通過(guò)調(diào)整單軸應(yīng)力大小或者燒結(jié)時(shí)間,可以保證燒結(jié)體在X軸方向不發(fā)生收縮或膨脹。為了研究燒結(jié)過(guò)程金屬微納結(jié)構(gòu)的形貌以及電學(xué)性質(zhì)。采用化學(xué)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(guò)測(cè)試儀器表征,并結(jié)合晶粒生長(zhǎng)理論和納米材料電阻尺寸效應(yīng),得到燒結(jié)溫度和時(shí)間對(duì)銀納米顆粒線中晶粒的生長(zhǎng)、晶界反射系數(shù)以及電導(dǎo)率性能參數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),銀納米顆粒線條在200oC燒結(jié)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(yīng)晶界反射系數(shù)為0.4。
【關(guān)鍵詞】：納米壓印 假塑性流體 銀納米顆粒 低溫?zé)Y(jié) 場(chǎng)致各向異性收縮
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國(guó)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(jié)構(gòu)16-18
• 2 納米壓印技術(shù)18-32
• 2.1 納米壓印技術(shù)原理及分類(lèi)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(shù)的新發(fā)展26-30
• 2.3.1 卷對(duì)卷紫外納米壓印26-28
• 2.3.2 復(fù)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(jié)30-32
• 3 熱處理過(guò)程中金屬納米顆粒假塑性流體微結(jié)構(gòu)形貌控制32-46
• 3.1 金納米顆粒流體蒸發(fā)過(guò)程受力分析32-40
• 3.1.1 流體蒸發(fā)過(guò)程金納米顆粒受力類(lèi)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(guò)程各參數(shù)對(duì)金納米顆粒微結(jié)構(gòu)形貌影響37-40
• 3.2 金納米顆粒燒結(jié)過(guò)程形貌分析40-45
• 3.2.1 燒結(jié)過(guò)程金納米顆粒微納結(jié)構(gòu)線性收縮量理論推導(dǎo)40-43
• 3.2.2 燒結(jié)參數(shù)對(duì)金納米顆粒燒結(jié)過(guò)程形貌的影響43-45
• 3.3 本章小結(jié)45-46
• 4 銀納米顆粒燒結(jié)各向異性收縮研究46-55
• 4.1 單軸應(yīng)力作用下銀納米顆粒擴(kuò)散各向異性研究46-51
• 4.1.1 單軸應(yīng)力作用下燒結(jié)過(guò)程的擴(kuò)散理論46-48
• 4.1.2 仿真模擬單軸應(yīng)力作用下銀納米顆粒燒結(jié)特性48-51
• 4.2 靜電場(chǎng)中銀顆粒燒結(jié)特性51-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 5 低溫?zé)Y(jié)銀納米顆粒線形貌特征以及電學(xué)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?zé)Y(jié)過(guò)程中銀線形貌分析60-67
• 5.2.1 不同燒結(jié)溫度和時(shí)間對(duì)銀納米顆粒形貌的影響60-62
• 5.2.2 不同熱處理過(guò)程銀線內(nèi)部晶粒大小和結(jié)構(gòu)的變化62-65
• 5.2.3 不同熱處理參數(shù)對(duì)銀線電阻率的影響65-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 6 結(jié)論和展望68-70
• 6.1 本文的主要內(nèi)容與結(jié)論68-69
• 6.2 研究中存在的問(wèn)題及展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果74-75
• 致謝75

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