一种基于无定形碳插入层的Cu/Si异质结构界面热阻优化方法及半导体器件

本发明公开了一种基于无定形碳插入层的Cu/Si异质结构界面热阻优化方法及半导体器件，属于半导体热管理技术领域。针对现有Cu/Si异质界面因声子失配导致热阻过高的问题，本发明提出在Cu与Si界面引入无定形碳(a‑C)插入层，通过分子动力学模拟揭示其覆盖面积对界面热导的调控机制。仿真表明，全覆盖a‑C插入层可使Cu/Si界面热导(ITC)提升67.84％，其机理在于a‑C层显著增强0‑8THz频段内铜与硅的声子耦合，通过声子态密度匹配优化声子透射率，促进高频声子携带热量跨界面传输。本发明进一步提供了a‑C插入层的制备工艺参数及界面结构设计准则，可有效降低半导体器件的界面热阻，适用于高性能芯片、功率器件及微电子封装领域，为半导体异质结的热传输性能优化提供了创新解决方案。