基于銅納米棒的低溫互連工藝研究.pdf

1、隨著芯片集成度不斷提高、電子產(chǎn)品小型化，集成電路特征尺寸已逐漸趨近物理極限，材料、工藝等方面遇到了許多難以逾越的瓶頸，傳統(tǒng)二維集成技術(shù)已經(jīng)不能解決功耗增加和互連延遲等導(dǎo)致的性能及成本問題。三維集成技術(shù)具有減少傳輸延時(shí)、降低功耗、降低噪音、增加帶寬、降低體積和重量、實(shí)現(xiàn)異質(zhì)芯片互連等優(yōu)點(diǎn)，是解決這一困難最具前景的技術(shù)方案。本文圍繞三維互連，研究了Cu納米棒的制備工藝、低熔點(diǎn)特性，將納米棒應(yīng)用于鍵合，開發(fā)可行的低溫鍵合方法，實(shí)現(xiàn)面向三維的低

2、溫Cu-Cu互連。具體研究?jī)?nèi)容包括：
　?。?）銅納米棒的制備。通過采用磁控濺射或熱蒸發(fā)傾斜沉積方法，研究不同沉積方法下納米棒的尺寸和形貌差異，通過惰性保護(hù)氣氛下退火研究納米棒的熔點(diǎn)和形貌變化，成功將Cu熔點(diǎn)由塊狀的1085℃降低至500℃左右。通過中斷沉積過程，將納米棒置于空氣中氧化后再沉積工藝，減小了納米棒直徑并增大陣列密度，進(jìn)一步降低其熔點(diǎn)至400℃左右。
　?。?）基于納米棒的鍵合研究。將濺射和熱蒸發(fā)傾斜沉積納米棒樣

3、片應(yīng)用于鍵合，獲得比未沉積納米棒樣片更高的鍵合質(zhì)量，其中傾斜熱蒸發(fā)納米棒的鍵合效果要優(yōu)于濺射納米棒鍵合。對(duì)比納米棒樣片在真空、惰性保護(hù)氣氛、還原性氣氛下的鍵合質(zhì)量，三種情況下獲得無缺陷鍵合截面的最低鍵合溫度依次降低，相同溫度下鍵合強(qiáng)度依次增強(qiáng)。最終實(shí)現(xiàn)了250~400℃、4MPa壓力下的Cu-Cu鍵合，最高強(qiáng)度達(dá)39.7MPa，驗(yàn)證了Cu納米棒應(yīng)用于Cu-Cu鍵合的可行性及其優(yōu)勢(shì)。
　?。?）研究了微凸點(diǎn)沉積Cu納米棒的工藝，在7