玻璃通孔晶圆中Cu/Ti异质结构纳米级减薄机制的原子尺度研究

本文采用分子动力学(MD)模拟揭示了玻璃通孔(TGV)晶圆中Cu/Ti异质结构在纳米级减薄过程中的界面演化机制。研究发现Cu层塑性变形以1/6<112>肖克利位错为主，Ti层则通过1/3<1-210>位错和局部HCP-FCC相变响应应变。研究为优化3D高密度封装中TGV晶圆的减薄工艺提供了理论支撑。

　　

Highlight

本研究通过分子动力学(MD)模拟揭示了Cu/Ti异质结构在纳米级减薄过程中的独特变形行为：Cu层通过1/6<112>肖克利位错(Shockley dislocations)和堆垛层错(stacking faults)实现塑性流动，而Ti层则表现出有限的塑性能力，其变形主要依赖1/3<1-210>位错和局部六方密堆(HCP)向面心立方(FCC)的相变。

Defect evolution in Cu/Ti heterostructure

缺陷分析显示：当减薄深度达到7.5nm时，Cu层开始形成特征性的堆垛层错网络；减薄至17.5nm时，Cu/Ti半共格界面出现明显损伤；40nm深度下Ti层残余应力显著升高。有趣的是，界面附近减薄力的降低与软质堆垛层错和非晶原子的形成直接相关。

Conclusions

研究表明：随着减薄深度增加，切向力增长显著高于法向力；剪切应变和温度场分析证实塑性变形和热积累效应加剧；Cu/Ti界面因晶格失配产生显著的热障效应(barrier effect)。这些发现为理解TGV晶圆减薄过程中的界面响应机制提供了原子尺度见解。

（注：根据要求已去除文献引用标识，专业术语保留英文缩写并规范使用标签，如SiO₂）