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B. Eichinger:
"Effects of Curing Processes on Material Properties of Porous Copper";
Betreuer/in(nen): C. Eisenmenger-Sittner; Festkörperphysik, 2016; Abschlussprüfung: 25.04.2016.

Im Laufe dieser Masterarbeit wurden Methoden für die Applikation und Prozessierung poröser Kupferpasten in der Halbleiterindustrie entworfen und weiterentwickelt. Drei unterschiedliche Kupferpasten, bestehend aus Kupfer-Mikro- und Nanopartikeln sowie organischen Binde- und Lösungsmitteln, wurden mittels Schablonen- und Siebdruckverfahren auf Si-Wafer-Substrate appliziert. Die genannten Druckverfahren stellen einen unkomplizierten, schnellen und kosteneffizienten Weg dar, um Metallschichten zwischen einigen wenigen und einigen hundert Mikrometern Dicke auf ein gewünschstes Substrat aufzubringen.

Durch Verfestigung der flüssigen Kupferpasten in einem Ofen in reduzierender Atmosphäre entsteht ein dicht verbundenes Netzwerk aus porösem Kupfer, das interessante Materialeigenschaften aufweist, die für unterschiedlichste Applikationen in der Halbleiterindustrie genützt werden können, darunter in erster Linien eine Porosität von ungefähr 30% sowie ein relativ niedriger elektrischer Widerstand von 4:51 cm (reines Kupfer: 1:68 cm).

Weiters wurden während dieser Masterarbeit Experimente entworfen, um die Einflussfaktoren während des Sinter- und Aushärteprozesses der Pasten systematisch zu untersuchen. Zusammenhänge zwischen Eingangs- und Ausgangsparametern wurde quantifiziert. Es konnte klar gezeigt werden, dass durch adäquate Kontrolle der Prozessparameter poröse Kupferschichten mit maßgeschneidertem Materialverhalten realisiert werden können. Mikrostrukturelle Eigenschaften wie Porosität, Schichtdicke und Oberflächenrauigkeit wurden analysiert und mit dem elektrischen, thermischen und mechanischen Materialverhalten in Verbindung gebracht. Die Analysemethoden inkludierten optische Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, energiedispersive Röntgenspektroskopie, thermogravimetrische Analyse, dynamische Differenzkalorimetrie, Röntgen-Computertomographie, Profilometrie, Vierpunktmessung, thermomechanische Analyse, dynamisch-mechanische Analyse, Electron Backscatter Diffraction und Wafer-Krümmungs-Messungen.