力、电作用下晶内微裂纹和沿晶微裂纹的演化

摘要

在现代化社会中,集成电路在航空航天、医疗卫生和武器装备等诸多领域,都得到了广泛的应用。集成电路中金属薄膜互连导线的可靠性成为了研究的热点。本文在微结构自由能变分原理的基础上,采用有限单元法对力、电作用下金属互连导线内部晶内微裂纹和沿晶微裂纹的演化进行数值模拟。
　　首先,基于包含表面扩散和蒸发—凝结机制的经典理论及其弱解描述,推导得到应力诱发表面扩散下微结构演化的有限元控制方程,编制了有限元程序,并验证了数值算法的可靠性。
　　然后,建立了拉压外载和内压作用下的晶内微裂纹模型,系统分析了裂纹形态比?、内压q和应力场?0的大小对晶内微裂纹演化的影响。
　　最后,基于力、电诱发表面扩散和晶界扩散的理论基础,建立了多场作用下的沿晶微裂纹模型,对沿晶微裂纹在曲率、应力场和电场共同作用下的演化进行数值模拟,深入分析了晶界扩散系数和表面扩散系数之比、应力场大小、电场大小和形态比对形貌演化的影响。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 材料中典型的物质输运过程

1.3 物质输运驱动力

1.4 多种迁移机制下微裂纹演化的研究现状

1.5 本文的研究思路和研究工作

第二章 应力诱发表面扩散下弹性微结构演化的有限单元法

2.1引言

2.2基本理论

2.3 包含蒸发—凝结和表面扩散的弱解描述

2.4 二维晶内微裂纹演化模型

2.5 微结构演化的有限元法

2.6 微结构演化有限元方法的可靠性

2.7 本章小结

第三章 内压、外载下晶内微裂纹演化的有限元分析

3.1 引言

3.2 内压、外载下晶内微裂纹模型

3.3 本章小结

第四章 力、电作用下沿晶微裂纹的演化

4.1 引言

4.2 力、电作用下沿晶微裂纹模型

4.3 数值方法

4.4圆形沿晶微裂纹的演化

4.5 椭圆形沿晶微裂纹的演化

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文的主要工作和结论

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