元素掺杂对Bi电迁移影响的第一原理计算

摘要：

应用第一原理方法研究通过元素掺杂来抑制SnBi无铅焊料中Bi的电迁移问题.在SnBi体系中掺杂zn和Sb元素,通过用近弹性带方法计算掺杂体系中Bi元素的扩散能垒.结果表明:加入Sb之后,Bi的扩散能垒由原来的0.32 eV升高到0.46 eV,扩散激活能由原来的1.14 eV升高到1.18 eV;加入Zn后,Bi的扩散能垒由原来的0.32 eV升高到0.48 eV,扩散激活能由原来的1.14 eV升高到1.22 eV.由此可得,Zn和Sb的加入都能够提高Bi的扩散激活能,起到抑制扩散的作用.通过分析态密度可知:加入Zn和Sb后,体系中Sb与Bi的p态曲线几乎完全重合,比Sn与Bi的p态曲线重合度高很多,说明sb和Bi的共价键作用很强,且比Sn-Bi的共价键作用强,从而增加Bi的扩散能垒.同样,Zn和Bi的p态曲线重合度也比Sn和Bi的曲线重合度高很多,表明Zn-Bi的共价键同样比sn-Bi的共价键强,所以Zn的加入同样增加Bi的扩散能垒.总结说来,Sb和zn的掺杂能够抑制SnBi焊料中Bi的电迁移.

关键词：第一原理计算、电迁移、SnBi无铅焊料、元素掺杂

所属期刊栏目：21

分类号：TN406(微电子学、集成电路（IC）)

资助基金：国家重点基础研究发展计划资助项目2006CB605103,2010CB631006;国家科技重大专项项目2011ZX02602

在线出版日期：2011-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：875-881