黄 静 李忠国 高丽茵 李 晓 李 哲 刘志权1,* 孙 蓉1,

1(中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055)

2(中国石油大学(北京)化学工程与环境学院 北京 102249)

3(深圳先进电子材料国际创新研究院 深圳 518103)

1 引 言

铜由于成本低、导电性好被广泛用于铜柱凸点、再分布线和硅通孔等先进封装互连结构中。随着电子产品朝着轻薄小型化的方向发展，电子器件在高功率下运行时对铜互连材料提出了更高的要求[1]。封装体经过多道加热工序后，普通组织铜热稳定性不足，强度大大降低。而常用的金属强化方法如合金化、加工强化等，虽可提高材料强度，但又会使导电率大幅度降低，焦耳热则会进一步导致柯肯达尔空洞和布线层断线等问题。因此，高强高导已成为新一代铜电子互连材料发展的必然趋势。2004 年，卢柯[2]和申勇峰等[3]采用脉冲电镀法制备了一种高密度纳米孪晶的新型铜材料，其抗拉强度比粗晶铜高 10 倍，比纳米晶铜高 2.5 倍，但导电率却与无氧铜相当，这在金属材料领域引起了极大的轰动。近年来，众多研究学者对纳米孪晶铜在电子封装中的应用进行了研究[4-8]。例如，Liu 等[4]发现与常规的粗晶铜相比，纳米晶粒铜作为凸点下金属层时，可以有效消除 Cu/Sn 界面处的柯肯达尔空洞。温淑敏等[5]研究不同电流密度对直流电沉积纳米孪晶铜微观形貌及硬度的影响。Sun 等[8]创新性地在硅通孔电镀制备了高(111)择优取向的纳米孪晶铜。

电沉积、磁控溅射等方法虽可获得纳米孪晶铜薄膜，但由于溅射效率较低、成本较高，未能广泛应用。……