一种纳米孪晶铜粗糙表面直接键合原子级仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米孪晶铜粗糙表面直接键合原子级仿真方法，通过第一性原理确定分子动力学中的原子间相互作用势函数，并基于实验参数构建多晶纳米孪晶铜超胞模型，生成具有分形特性的粗糙表面。采用分子动力学仿真对键合和退火过程进行模拟，得到键合后的多晶纳米孪晶铜模型，并基于此计算互连结构的性能。结果反馈用于优化铜‑铜直接键合的材料与工艺参数。本发明专利技术通过仿真建立了原子级多晶纳米孪晶铜模型，得出互连结构的最优性能参数组合，减少了试验与生产中的试错成本，提升了铜‑铜直接键合的界面质量，并为高密度封装的设计与工艺优化提供了指导。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体材料与制造的，具体涉及一种纳米孪晶铜粗糙表面直接键合原子级仿真方法。

技术介绍

1、随着半导体工艺的发展，器件尺寸不断缩小，传统的二维集成电路(2d ic)在提升集成度和性能方面逐渐接近物理极限。为了解决这一问题，三维集成电路(3d ic)技术应运而生，通过垂直堆叠多个芯片，极大地提高了器件集成度和信号传输效率。3d ic技术依赖于芯片之间的高密度互连，而垂直互连是其中的关键技术之一。通常，芯片的互连技术主要采用铜凸点和硅通孔(tsv)实现，这些技术可以满足一定尺寸下的互连需求。然而，随着器件尺寸的进一步减小，互连间距的降低对这些传统互连技术提出了更严苛的要求。在微米级甚至纳米级的互连结构中，铜互连材料的性能成为决定封装可靠性和电气性能的关键因素。

2、随着器件尺寸逐渐进入亚微米甚至纳米级别，传统的互连技术在工艺和可靠性方面面临越来越多的挑战。微凸点技术因其焊料在热压过程中容易被挤出，导致键合界面不均匀以及潜在的电气短路问题，尤其是在小于20μm的间距下愈专利技术显。此外，焊料本身的热稳定性较差，容易导致互连层的可靠性下降，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种纳米孪晶铜粗糙表面直接键合原子级仿真方法，其特征在于：用于进行分子动力学仿真，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的纳米孪晶铜粗糙表面直接键合原子级仿真方法，其特征在于：所述步骤S1中，特征参数包括：晶格常数、密度、热膨胀系数、弹性常数、本征堆垛层错能、泊松比、体弹性模量、杨氏模量、剪切模型、径向分布函数、贝恩路径。

3.如权利要求1所述的纳米孪晶铜粗糙表面直接键合原子级仿真方法，其特征在于：所述步骤S1中，合适的原子间势函数包括：嵌入原子势函数、修正嵌入原子间势函数与机器学习原子间势函数。

4.如权利要求1所述的纳米孪晶铜粗糙表面直接键...

【技术特征摘要】

1.一种纳米孪晶铜粗糙表面直接键合原子级仿真方法，其特征在于：用于进行分子动力学仿真，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的纳米孪晶铜粗糙表面直接键合原子级仿真方法，其特征在于：所述步骤s1中，特征参数包括：晶格常数、密度、热膨胀系数、弹性常数、本征堆垛层错能、泊松比、体弹性模量、杨氏模量、剪切模型、径向分布函数、贝恩路径。

3.如权利要求1所述的纳米孪晶铜粗糙表面直接键合原子级仿真方法，其特征在于：所述步骤s1中，合适的原子间势函数包括：嵌入原子势函数、修正嵌入原子间势函数与机器学习原子间势函数。

4.如权利要求1所述的纳米孪晶铜粗糙表面直接键合原子级仿真方法，其特征在于：所述步骤s1中，使用的第一性原理计算基于密度泛函理论，泛函包括pbe泛函与scan泛函，分子动力学方法首先使用经验势函数进行计算，势函数包括eam势函数和meam势函数。

5.如权利要求1所述的纳米孪晶铜粗糙表面直接键合原子级仿真方法，其特征在于：所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜，李泽源，郭宇铮，刘太巧，张召富，王安阳，余伟，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：