115年2-8-實作學生:材料系 【張佑理】

參賽序號：2-8

海報主題

基於雙晶純銅之晶面導電各向異性量測與 次世代導線導電機制解析

系級

材料系

指導老師及參賽學生

指導老師：郭瑞昭
參賽學生：張佑理

構想說明

隨著先進半導體製程邁入次奈米節點,極端縮小的銅導線導致晶界與晶面電子散射效應加劇,成為限制運算效能與引發發熱的瓶頸。為釐清單一晶體取向對本徵導電度的調變機制,本研究透過 900°C 高溫退火驅動異常晶粒成長(Abnormal Grain Growth),成功培育毫米級純銅雙晶體,並結合 EBSD 尤拉 角運算與極圖分析,精準建立 (100) 與 (110) 晶面相對於試片幾何邊界的空間映射。
電學量測表明,傳統兩點探針法深受表面氧化與機械接觸電阻(歐姆級)掩蓋,無法捕捉微觀電性變化;而四點探針旋轉法分離電流與電壓迴路,並結合 MATLAB 線性斜率(ΔV/ΔI)外推,徹底消除 Seebeck 效應產生的熱電勢干擾,成功擷取出微歐姆級之本體電阻。定量結果顯示,(100) 晶面歐姆電阻(約 20.00 μΩ)規律性高於 (110) 晶面(約 18.75 μΩ)。
此各向異性可歸因於 FCC 晶格的空間幾何排列:(110) 晶面具備顯著的原子管道效應(Channelling Effect),能減少電子波穿透時的散射機率;而 (100) 晶面之原子交錯排列則造成強烈漫散射。
本研究證實了在無須微奈米加工前提下精準定量晶面各向異性的可行性,並為次世代先進封裝與高密度導線之「晶向織構工程(Orientational Texture Engineering)」提供了實用的科學基礎與優化依據。

 

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