史铁林 李俊杰 朱朋莉 赵 涛 孙 蓉

1(华中科技大学机械科学与工程学院 武汉 430074)

2(中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055)3(深圳先进电子材料国际创新研究院 深圳 518103)

1 引 言

半导体器件或芯片封装工艺中的互连键合技术是保证集成电路(Integrated Circuits，ICs)电气性能、机械性能、热传导性能等多方面物理特性的关键技术，直接影响到 IC 产品的小型化、功能化、可靠性等重要特征，可分为微凸点间互连、芯片叠层互连、芯片贴装互连、芯片与基板间互连等。一方面，随着 IC 制程线宽的不断减小和封装密度的大幅升高，传统的铜/锡/铜互连结构逐步出现了锡须生长搭桥失效、锡焊料外溢短路、电迁移及热循环导致的柯肯达尔孔洞形成等系列可靠性问题；另一方面，随着消费者电子、汽车、军工、航空航天的发展，功率半导体器件也呈现出快速发展趋势，用于传统贴片、电气互连的无铅焊料及导电银胶已经无法承受器件工作功率的进一步增加及服役温度的进一步提升[1-2]。因此，高导电导热、耐高温且高服役可靠新型焊料的开发迫在眉睫。

金属铜、银具有优异的导电、导热特性，可承载更高的电流密度，在学术界及产业界是被广泛认可的高性能互连材料，并且其高熔点(铜为1 083.40 ℃、银为 961.78 ℃)也使得金属铜、银互连结构可满足功率器件的高温服役需求。然而，半导体制造与封装工艺无法承受高于铜或银熔点的温度，无法实现液相互连。

随着纳米技术的发展，研究人员发现随着纳米材料尺寸的不断减小，纳米材料的烧结温度也会随之降低，可远低于材料自身熔点，此现象被称为纳米材料的尺度效应[3-5]。……