CN104637831A - 一种基于铜纳米线的铜铜键合工艺 - Google Patents
一种基于铜纳米线的铜铜键合工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种铜纳米线的铜铜键合工艺。在基片表面依次沉积粘附层和种子层;在种子层上制备一层光刻胶,并在光刻胶上制作圆孔;在圆孔中电镀铜,得到铜凸点;利用水热法在铜凸点表面生长Cu(OH)2纳米线;去除残余的光刻胶;对Cu(OH)2纳米线进行热分解,得到CuO纳米线;对CuO纳米线进行还原,得到铜纳米线;利用上述步骤分别在两个基片上制得铜纳米线,通过热压方式对这两个基片上的铜纳米线进行键合。本发明通过还原制得铜纳米线,直接应用于后续键合,避免了额外的去氧化层步骤,能在较低的温度和压力下得到致密的键合层,且制备工艺简单,无需复杂的设备,成本低,具有极大的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于微纳制造技术领域,更具体地,涉及一种基于铜纳米线的铜铜键合工艺。
背景技术
微电子产品持续不断的发展在过去几十年中一直遵循了摩尔定律。然而,随着电子器件特征尺寸的减小及芯片集成度的提高,芯片特征尺寸已趋近物理极限,用传统二维集成技术生产的产品已不能解决由于互连延时及功耗增加等问题导致的性能和成本问题。随着IC芯片性能要求不断提高,如功能增强、尺寸缩小、能耗与成本降低等,微电子封装技术向高密度和高I/O引脚数发展,基于TSV通孔和高密度微凸点互连的三维集成技术受到了越来越多的研究和重视,成为了国内外近年来飞速发展的微电子封装技术。
三维集成在二维平面基础上向立体化发展,实现了一种新的更高层次的混合集成,因而具有更高的组装密度、更强的功能、更优的性能、更小的体积、更低的功耗、更快的速度、更小的延迟等优势。其中,键合技术是实现三维集成的关键技术之一。铜由于其优异的导电和导热性,成为了应用最广泛的互连介质,铜铜键合由于低成本和高产出,有望成为最有希望的键合技术。传统的铜铜热压键合利用铜作为键合层,通过较高的键合压力保证上下两个晶圆或芯片接触,同时通过较高的温度促进铜原子的扩散,实现键合。这种键合方式可以提供内在的互连和优异的连接强度,工艺简单,得到了广泛研究。然而为了促进铜原子的扩散,得到较高的键合强度,需要提供较高的温度和压力,这可能引入较高的热应力和热变形,甚至损伤键合的器件。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种基于铜纳米线的铜铜键合工艺,通过还原制得铜纳米线,直接应用于后续键合,避免了额外的去氧化层步骤,能在较低的温度和压力下得到致密的键合层,且制备工艺简单,无需复杂的设备,成本低,具有极大的应用价值。
为实现上述目的,本发明提供了一种基于铜纳米线的铜铜键合工艺,其特征在于,包括如下步骤:(1)在基片表面依次沉积粘附层和种子层;其中,种子层材料为Cu或Au;(2)在种子层上制备一层光刻胶,并在光刻胶上制作圆孔;(3)在圆孔中电镀铜,得到铜凸点;其中,铜凸点的厚度不大于光刻胶的厚度;(4)利用水热法在铜凸点表面生长Cu(OH)2纳米线;(5)去除残余的光刻胶;(6)对Cu(OH)2纳米线进行热分解,得到CuO纳米线;(7)对CuO纳米线进行还原,得到铜纳米线;(8)利用上述步骤(1)~(7)分别在两个基片上制得铜纳米线,通过热压方式对这两个基片上的铜纳米线进行键合。
优选地,所述步骤(2)中,所述圆孔为一个或多个,单个圆孔的直径为5~200μm。
优选地,所述步骤(4)中,水热法的反应溶液为NaOH与(NH4)2S2O8的混合溶液,NaOH与(NH4)2S2O3的混合溶液,或者NaOH与K2S2O8的混合溶液;得到的Cu(OH)2纳米线的直径为20~200nm,Cu(OH)2纳米线所在膜层的厚度为500nm~10μm。
优选地,所述步骤(6)中,热分解的工艺包括如下步骤:(A1)在120~150℃下,在氮气或惰性气体气氛中,对Cu(OH)2纳米线热处理2~3h,使Cu(OH)2纳米线热分解为CuO纳米线;(A2)在180~200℃下,在氮气或惰性气体气氛中,对CuO纳米线热处理2~3h,促进CuO纳米线的结晶。
优选地,所述步骤(7)中,还原的工艺具体为:在200~300℃下,在氢气或甲酸气体气氛中,对CuO纳米线热处理3~5h。
优选地,所述步骤(8)中,键合的温度为200~400℃,压力为0.1~20MPa,时间为1~60min。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,采用更加简单可控的工艺制备铜纳米线,将其应用于面向三维微互连的铜铜键合,具有以下有益效果:
1、利用电镀工艺制备铜凸点,凸点节距、直径和高度可控,工艺窗口宽,有利于实现三维高密度超细间距的铜凸点互连。
2、利用纳米材料表现的特殊性质如低熔点、高表面活性等,提出铜纳米线作为键合层实现低温铜铜键合的新工艺,与传统的铜热压键合工艺相比,能显著降低键合的温度和压力,减少键合过程产生的热变形和热应力,有利于保护器件。同时,由于铜纳米线在远低于铜的熔点温度下发生表面熔化,进而合并为具有微小晶粒的连续结构,因此即使在较低的温度和压力下,也能得到致密的键合层。
3、利用水热法在铜凸点表面生长Cu(OH)2纳米线,进而热分解、还原得到铜纳米线,工艺流程简单,可操控性强,避免了复杂工艺设备的使用。同时,由于铜纳米线极易氧化,本发明通过还原制得铜纳米线后,直接将其应用于后续键合,避免了额外的去氧化层步骤,在三维集成领域具有极大的应用价值。
附图说明
图1(a)是在基片上制作粘附层和种子层;
图1(b)是在种子层上旋涂光刻胶并在光刻胶上制作圆孔结构;
图1(c)是在圆孔结构中电镀铜微凸点;
图1(d)是在铜微凸点表面生长Cu(OH)2纳米线;
图1(e)是在去除光刻胶后将Cu(OH)2纳米线还原为铜纳米线;
图1(f)是单个铜凸点表面生长铜纳米线的结构示意图;
图1(g)是对两个生长铜纳米线的铜凸点进行热压键合的示意图;
图2是实施例3制备的铜纳米线的SEM图。
在所有附图中,相同的附图标记用来表示相同的元件或结构,其中:1-基片,2-粘附层,3-种子层,4-光刻胶,5-铜凸点,6-Cu(OH)2纳米线,7-铜纳米线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1(a)~(g)所示,本发明实施例的基于铜纳米线的铜铜键合工艺包括如下步骤:
(1)在基片1的表面依次沉积粘附层2和种子层3。
其中,粘附层2的材料可以为Ti、TiW、Ta或TaN,种子层3的材料可以为Cu或Au。
(2)在种子层3上制备一层光刻胶4,并在光刻胶4上制作圆孔。
其中,圆孔在光刻胶4上的排列可以为面阵型、四周型、菊花链型或任意排布。优选地,圆孔的直径为5~200μm。
(3)在圆孔中电镀铜,得到铜凸点5,铜凸点5的厚度不大于光刻胶4的厚度。
优选地,铜凸点5的厚度为5~100μm。
(4)利用水热法在铜凸点5的表面生长Cu(OH)2纳米线6。
其中,水热法的反应溶液为NaOH与(NH4)2S2O8的混合溶液,NaOH与(NH4)2S2O3的混合溶液,或者NaOH与K2S2O8的混合溶液;优选地,得到的Cu(OH)2纳米线的直径为20~200nm,Cu(OH)2纳米线所在膜层的厚度为500nm~10μm。
(5)去除残余的光刻胶。
(6)对Cu(OH)2纳米线进行热分解,得到CuO纳米线。
其中,热分解的工艺包括如下步骤:(A1)在120~150℃下,在氮气或惰性气体气氛中,对Cu(OH)2纳米线热处理2~3h,使Cu(OH)2纳米线热分解为CuO纳米线;(A2)在180~200℃下,在氮气或惰性气体气氛中,对CuO纳米线热处理2~3h,促进CuO纳米线的结晶。
(7)对CuO纳米线进行还原,得到铜纳米线7。
其中,还原的工艺具体为:在200~300℃下,在氢气或甲酸气体气氛中,对CuO纳米线热处理3~5h。
(8)利用上述步骤(1)~(7)分别在两个基片上制得铜纳米线,通过热压方式对这两个基片上的铜纳米线进行键合。
其中,键合的温度为200~400℃,压力为0.1~20MPa,时间为1~60min。
为使本领域技术人员更好地理解本发明,下面结合具体实施例,对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
基于铜纳米线的铜铜键合工艺包括如下步骤:
(1)在洁净的晶圆表面利用磁控溅射依次溅射一层粘附层Ti和种子层Au,厚度分别为20nm和50nm。
(2)在种子层表面旋涂厚度为5μm的PR1-4000A正性光刻胶,使用含有面阵型圆孔的图形掩模,圆孔区域透光,圆孔的直径为5μm,圆孔中心距为10μm,采用MA6接触式光刻机进行光刻,并使用RD6显影液进行显影后用去离子水冲洗并用氮气枪吹干。
(3)将光刻得到的图形放入镀铜电镀液中进行电镀,镀铜电镀液选用新阳公司SYSB2210凸点镀铜电镀液,电镀电流密度为10ASD,得到高度为5μm的铜凸点。
(4)配置NaOH和(NH4)2S2O8的混合溶液,其中,NaOH的浓度为0.75mol/L,(NH4)2S2O8的浓度为0.03mol/L,将有铜凸点的晶圆放入混合溶液中静置5min,金属铜与混合溶液反应形成Cu(OH)2纳米线,Cu(OH)2纳米线的直径为20~50nm,Cu(OH)2纳米线所在膜层的厚度为500nm~1μm。
(5)将生长有Cu(OH)2的纳米线的晶圆放入丙酮中进行去胶,待光刻胶完全去除后用去离子水冲洗并用氮气枪吹干。
(6)将生长有Cu(OH)2纳米线的晶圆放入退火炉中,在120℃下通入氮气并持续3h,将Cu(OH)2纳米线热分解为CuO纳米线;接着在保持氮气气氛不变的条件下将温度升至180℃并持续3h,促进CuO纳米线的结晶。
(7)将退火炉温度升至200℃,关闭氮气通入氢气持续5h,将CuO纳米线完全还原为铜纳米线。
(8)将两片铜凸点表面生长有铜纳米线的基片放入键合机中进行热压键合,热压键合的温度为200℃,压力为20MPa,时间为1min。键合结束后,键合层的铜纳米线消失,合并为具有微小晶粒的连续结构,有利于致密键合界面的形成。
实施例2
基于铜纳米线的铜铜键合工艺包括如下步骤:
(1)在洁净的晶圆表面利用磁控溅射依次溅射一层粘附层TiW和种子层Au,厚度分别为50nm和100nm。
(2)在种子层表面旋涂厚度为20μm的PR1-12000A正性光刻胶,使用含有面阵型圆孔的图形掩模,圆孔区域透光,圆孔的直径为20μm,圆孔中心距为80μm,采用MA6接触式光刻机进行光刻,并使用RD6显影液进行显影后用去离子水冲洗并用氮气枪吹干。
(3)将光刻得到的图形放入镀铜电镀液中进行电镀,镀铜电镀液选用新阳公司SYSB2210凸点镀铜电镀液,电镀电流密度为10ASD,得到高度为15μm的铜凸点。
(4)配置NaOH和(NH4)2S2O8的混合溶液,其中,NaOH的浓度为1.25mol/L,(NH4)2S2O8的浓度为0.05mol/L,将有铜凸点的晶圆放入混合溶液中静置10min,金属铜与混合溶液反应形成Cu(OH)2纳米线,Cu(OH)2纳米线的直径为30~80nm,Cu(OH)2纳米线所在膜层的厚度为2~3μm。
(5)将生长有Cu(OH)2的纳米线的晶圆放入丙酮中进行去胶,待光刻胶完全去除后用去离子水冲洗并用氮气枪吹干。
(6)将生长有Cu(OH)2纳米线的晶圆放入退火炉中,在130℃下通入氩气并持续3h,将Cu(OH)2纳米线热分解为CuO纳米线;接着在保持氩气气氛不变的条件下将温度升至180℃并持续3h,促进CuO纳米线的结晶。
(7)将退火炉温度升至220℃,关闭氩气通入甲酸气体持续5h,将CuO纳米线完全还原为铜纳米线。
(8)将两片铜凸点表面生长有铜纳米线的基片放入键合机中进行热压键合,热压键合的温度为250℃,压力为20MPa,时间为10min。键合结束后,上下两个键合面看不到明显的分界线,键合界面结构致密,无孔洞等缺陷。
实施例3
基于铜纳米线的铜铜键合工艺包括如下步骤:
(1)在洁净的晶圆表面利用磁控溅射依次溅射一层粘附层Ti和种子层Cu,厚度分别为100nm和200nm。
(2)在种子层表面旋涂厚度为30μm的NR26-25000P负性光刻胶,使用含有四周型圆孔的图形掩模,圆孔区域不透光,圆孔的直径为50μm,圆孔中心距为200μm,采用MA6接触式光刻机进行光刻,并使用RD6显影液进行显影后用去离子水冲洗并用氮气枪吹干。
(3)将光刻得到的图形放入镀铜电镀液中进行电镀,镀铜电镀液选用新阳公司SYSB2210凸点镀铜电镀液,电镀电流密度为10ASD,得到高度为30μm的铜凸点。
(4)配置NaOH和(NH4)2S2O3的混合溶液,其中,NaOH的浓度为1.25mol/L,(NH4)2S2O3的浓度为0.08mol/L,将有铜凸点的晶圆放入混合溶液中静置15min,金属铜与混合溶液反应形成Cu(OH)2纳米线,Cu(OH)2纳米线的直径为30~80nm,Cu(OH)2纳米线所在膜层的厚度为4~5μm。
(5)将生长有Cu(OH)2的纳米线的晶圆放入RR41去胶液中进行去胶,待光刻胶完全去除后用去离子水冲洗并用氮气枪吹干。
(6)将生长有Cu(OH)2纳米线的晶圆放入退火炉中,在140℃下通入氮气并持续3h,将Cu(OH)2纳米线热分解为CuO纳米线;接着在保持氮气气氛不变的条件下将温度升至180℃并持续3h,促进CuO纳米线的结晶。
(7)将退火炉温度升至220℃,关闭氮气通入氢气持续5h,将CuO纳米线完全还原为铜纳米线,如图2所示。
(8)将两片铜凸点表面生长有铜纳米线的基片放入键合机中进行热压键合,热压键合的温度为300℃,压力为10MPa,时间为20min。键合结束后,上下两个键合面看不到明显的分界线,键合界面结构致密,无孔洞等缺陷。
实施例4
基于铜纳米线的铜铜键合工艺包括如下步骤:
(1)在洁净的晶圆表面利用磁控溅射依次溅射一层粘附层TiW和种子层Cu,厚度分别为100nm和300nm。
(2)在种子层表面旋涂厚度为50μm的NR26-25000P负性光刻胶,使用含有四周型圆孔的图形掩模,圆孔区域不透光,圆孔的直径为100μm,圆孔中心距为400μm,采用MA6接触式光刻机进行光刻,并使用RD6显影液进行显影后用去离子水冲洗并用氮气枪吹干。
(3)将光刻得到的图形放入镀铜电镀液中进行电镀,镀铜电镀液选用新阳公司SYSB2210凸点镀铜电镀液,电镀电流密度为10ASD,得到高度为40μm的铜凸点。
(4)配置NaOH和(NH4)2S2O3的混合溶液,其中,NaOH的浓度为2.5mol/L,(NH4)2S2O3的浓度为0.1mol/L,将有铜凸点的晶圆放入混合溶液中静置15min,金属铜与混合溶液反应形成Cu(OH)2纳米线,Cu(OH)2纳米线的直径为150~200nm,Cu(OH)2纳米线所在膜层的厚度为6~8μm。
(5)将生长有Cu(OH)2的纳米线的晶圆放入RR41去胶液中进行去胶,待光刻胶完全去除后用去离子水冲洗并用氮气枪吹干。
(6)将生长有Cu(OH)2纳米线的晶圆放入退火炉中,在150℃下通入氩气并持续2h,将Cu(OH)2纳米线热分解为CuO纳米线;接着在保持氩气气氛不变的条件下将温度升至200℃并持续2h,促进CuO纳米线的结晶。
(7)将退火炉温度升至250℃,关闭氩气通入甲酸气体持续4h,将CuO纳米线完全还原为铜纳米线。
(8)将两片铜凸点表面生长有铜纳米线的基片放入键合机中进行热压键合,热压键合的温度为350℃,压力为5MPa,时间为30min。键合结束后,上下两个键合面看不到明显的分界线,键合界面结构致密,无孔洞等缺陷。
实施例5
基于铜纳米线的铜铜键合工艺包括如下步骤:
(1)在洁净的晶圆表面利用磁控溅射依次溅射一层粘附层Ta和种子层Cu,厚度分别为150nm和400nm。
(2)在种子层表面旋涂厚度为100μm的NR26-25000P负性光刻胶,使用含有任意排布的圆孔的图形掩模,圆孔区域不透光,圆孔的直径为200μm,采用MA6接触式光刻机进行光刻,并使用RD6显影液进行显影后用去离子水冲洗并用氮气枪吹干。
(3)将光刻得到的图形放入镀铜电镀液中进行电镀,镀铜电镀液选用新阳公司SYSB2210凸点镀铜电镀液,电镀电流密度为10ASD,得到高度为100μm的铜凸点。
(4)配置NaOH和K2S2O8的混合溶液,其中,NaOH的浓度为1.0mol/L,K2S2O8的浓度为0.05mol/L,将有铜凸点的晶圆放入混合溶液中静置20min,金属铜与混合溶液反应形成Cu(OH)2纳米线,Cu(OH)2纳米线的直径为50~80nm,Cu(OH)2纳米线所在膜层的厚度为5~7μm。
(5)将生长有Cu(OH)2的纳米线的晶圆放入RR41去胶液中进行去胶,待光刻胶完全去除后用去离子水冲洗并用氮气枪吹干。
(6)将生长有Cu(OH)2纳米线的晶圆放入退火炉中,在150℃下通入氮气并持续2h,将Cu(OH)2纳米线热分解为CuO纳米线;接着在保持氮气气氛不变的条件下将温度升至200℃并持续2h,促进CuO纳米线的结晶。
(7)将退火炉温度升至300℃,关闭氮气通入氢气持续3h,将CuO纳米线完全还原为铜纳米线。
(8)将两片铜凸点表面生长有铜纳米线的基片放入键合机中进行热压键合,热压键合的温度为380℃,压力为1MPa,时间为40min。键合结束后,上下两个键合面看不到明显的分界线,键合界面结构致密,无孔洞等缺陷。
实施例6
基于铜纳米线的铜铜键合工艺包括如下步骤:
(1)在洁净的晶圆表面利用磁控溅射依次溅射一层粘附层TaN和种子层Cu,厚度分别为200nm和500nm。
(2)在种子层表面旋涂厚度为100μm的NR26-25000P负性光刻胶,使用含有任意排布的圆孔的图形掩模,圆孔区域不透光,圆孔的直径为200μm,采用MA6接触式光刻机进行光刻,并使用RD6显影液进行显影后用去离子水冲洗并用氮气枪吹干。
(3)将光刻得到的图形放入镀铜电镀液中进行电镀,镀铜电镀液选用新阳公司SYSB2210凸点镀铜电镀液,电镀电流密度为10ASD,得到高度为100μm的铜凸点。
(4)配置NaOH和K2S2O8的混合溶液,其中,NaOH的浓度为2.0mol/L,K2S2O8的浓度为0.1mol/L,将有铜凸点的晶圆放入混合溶液中静置30min,金属铜与混合溶液反应形成Cu(OH)2纳米线,Cu(OH)2纳米线的直径为100~150nm,Cu(OH)2纳米线所在膜层的厚度为8~10μm。
(5)将生长有Cu(OH)2的纳米线的晶圆放入RR41去胶液中进行去胶,待光刻胶完全去除后用去离子水冲洗并用氮气枪吹干。
(6)将生长有Cu(OH)2纳米线的晶圆放入退火炉中,在150℃下通入氩气并持续2h,将Cu(OH)2纳米线热分解为CuO纳米线;接着在保持氩气气氛不变的条件下将温度升至200℃并持续2h,促进CuO纳米线的结晶。
(7)将退火炉温度升至300℃,关闭氩气通入甲酸气体持续3h,将CuO纳米线完全还原为铜纳米线。
(8)将两片铜凸点表面生长有铜纳米线的基片放入键合机中进行热压键合,热压键合的温度为400℃,压力为0.1MPa,时间为60min。键合结束后,上下两个键合面看不到明显的分界线,键合界面结构致密,无孔洞等缺陷。
综上所述,本发明利用纳米材料表现的特殊性质如低熔点、高表面活性等,在铜微凸点表面利用水热法制备Cu(OH)2纳米线,进而热解、还原,得到铜纳米线结构,再基于铜纳米线降低互连部分熔点及对键合共面性的要求,实现面向三维微互连的低温铜纳米线键合,制备工艺流程简单,无需复杂的设备需求,同时避免了键合前去氧化层的处理。与传统铜的热压键合工艺相比,可以显著降低键合的温度和压力,减少键合过程产生的热变形和热应力,有利于保护器件。同时,由于铜纳米线在远低于铜的熔点温度下发生表面熔化,纳米线合并为具有微小晶粒的连续结构,随着键合时间的增加逐渐形成致密的键合层,因此即使在较低的温度和压力下,也可实现高质量的键合效果,在面向三维微互连的低温键合领域具有极大的应用价值。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于铜纳米线的铜铜键合工艺,其特征在于,包括如下步骤:
(1)在基片表面依次沉积粘附层和种子层;其中,种子层材料为Cu或Au;
(2)在种子层上制备一层光刻胶,并在光刻胶上制作圆孔;
(3)在圆孔中电镀铜,得到铜凸点;其中,铜凸点的厚度不大于光刻胶的厚度;
(4)利用水热法在铜凸点表面生长Cu(OH)2纳米线;
(5)去除残余的光刻胶;
(6)对Cu(OH)2纳米线进行热分解,得到CuO纳米线;
(7)对CuO纳米线进行还原,得到铜纳米线;
(8)利用上述步骤(1)~(7)分别在两个基片上制得铜纳米线,通过热压方式对这两个基片上的铜纳米线进行键合。
2.如权利要求1所述的基于铜纳米线的铜铜键合工艺,其特征在于,所述步骤(2)中,所述圆孔为一个或多个,单个圆孔的直径为5~200μm。
3.如权利要求1或2所述的基于铜纳米线的铜铜键合工艺,其特征在于,所述步骤(4)中,水热法的反应溶液为NaOH与(NH4)2S2O8的混合溶液,NaOH与(NH4)2S2O3的混合溶液,或者NaOH与K2S2O8的混合溶液;得到的Cu(OH)2纳米线的直径为20~200nm,Cu(OH)2纳米线所在膜层的厚度为500nm~10μm。
4.如权利要求1或2所述的基于铜纳米线的铜铜键合工艺,其特征在于,所述步骤(6)中,热分解的工艺包括如下步骤:(A1)在120~150℃下,在氮气或惰性气体气氛中,对Cu(OH)2纳米线热处理2~3h,使Cu(OH)2纳米线热分解为CuO纳米线;(A2)在180~200℃下,在氮气或惰性气体气氛中,对CuO纳米线热处理2~3h,促进CuO纳米线的结晶。
5.如权利要求1或2所述的基于铜纳米线的铜铜键合工艺,其特征在于,所述步骤(7)中,还原的工艺具体为:在200~300℃下,在氢气或甲酸气体气氛中,对CuO纳米线热处理3~5h。
6.如权利要求1或2所述的基于铜纳米线的铜铜键合工艺,其特征在于,所述步骤(8)中,键合的温度为200~400℃,压力为0.1~20MPa,时间为1~60min。
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105679683A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-06-15 | 华中科技大学 | 一种基于铜纳米棒的铜锡铜键合工艺及结构 |
CN108085652A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-05-29 | 华中科技大学 | 基于柔性基底的高耐用性超亲水集水流道结构的制备方法 |
CN110071051A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-30 | 德淮半导体有限公司 | 晶片接合方法 |
DE102018122007A1 (de) * | 2018-09-10 | 2020-03-12 | Nanowired Gmbh | Anordnung miteinander verbundener Bauelemente sowie Verfahren zur Verbindung von Bauelementen |
CN111607801A (zh) * | 2019-02-22 | 2020-09-01 | 中科院微电子研究所昆山分所 | 一种铜表面氧化物的处理方法 |
CN111607811A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-09-01 | 苏州清飙科技有限公司 | 铜铜键合材料的制备方法及其应用 |
CN112614807A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-06 | 长江存储科技有限责任公司 | 晶圆键合方法及键合晶圆 |
US20210240084A1 (en) * | 2017-11-01 | 2021-08-05 | Syracuse University | Synthesis of superhydrophobic microporous surfaces via light-directed phtopolymerization and phase separation |
CN114367671A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-19 | 山东黄海科技创新研究院有限责任公司 | 一种在泡沫铜上生长纳米线的方法 |
CN114582744A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-06-03 | 广东省科学院半导体研究所 | 一种高密度铜柱凸点键合互连的方法 |
CN115287765A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-11-04 | 大连理工大学 | 一种单晶氧化铜纳米线和铜纳米线的简易制备方法 |
CN116606160A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-08-18 | 苏州璋驰光电科技有限公司 | 一种纳米铜柱热压键合工艺 |
DE102022121193A1 (de) | 2022-08-22 | 2024-02-22 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Elektronische struktur und verfahren zu deren herstellung |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070148949A1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Intel Corporation | Nanostructure-based package interconnect |
CN101853795A (zh) * | 2010-05-07 | 2010-10-06 | 华中科技大学 | 一种低温热压键合方法 |
CN103084581A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-05-08 | 河南大学 | 一种铜纳米线的制备方法 |
CN103762197A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-30 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 一种新型大马士革铜铜键合结构的制作方法 |
-
2015
- 2015-02-12 CN CN201510075419.8A patent/CN104637831B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070148949A1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Intel Corporation | Nanostructure-based package interconnect |
CN101853795A (zh) * | 2010-05-07 | 2010-10-06 | 华中科技大学 | 一种低温热压键合方法 |
CN103084581A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-05-08 | 河南大学 | 一种铜纳米线的制备方法 |
CN103762197A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-30 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 一种新型大马士革铜铜键合结构的制作方法 |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105679683B (zh) * | 2016-01-15 | 2019-01-15 | 华中科技大学 | 一种基于铜纳米棒的铜锡铜键合工艺及结构 |
CN105679683A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-06-15 | 华中科技大学 | 一种基于铜纳米棒的铜锡铜键合工艺及结构 |
US20210240084A1 (en) * | 2017-11-01 | 2021-08-05 | Syracuse University | Synthesis of superhydrophobic microporous surfaces via light-directed phtopolymerization and phase separation |
CN108085652A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-05-29 | 华中科技大学 | 基于柔性基底的高耐用性超亲水集水流道结构的制备方法 |
CN108085652B (zh) * | 2017-12-18 | 2019-06-18 | 华中科技大学 | 基于柔性基底的高耐用性超亲水集水流道结构的制备方法 |
DE102018122007A1 (de) * | 2018-09-10 | 2020-03-12 | Nanowired Gmbh | Anordnung miteinander verbundener Bauelemente sowie Verfahren zur Verbindung von Bauelementen |
CN111607801A (zh) * | 2019-02-22 | 2020-09-01 | 中科院微电子研究所昆山分所 | 一种铜表面氧化物的处理方法 |
CN110071051A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-30 | 德淮半导体有限公司 | 晶片接合方法 |
CN111607811A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-09-01 | 苏州清飙科技有限公司 | 铜铜键合材料的制备方法及其应用 |
CN112614807A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-06 | 长江存储科技有限责任公司 | 晶圆键合方法及键合晶圆 |
CN112614807B (zh) * | 2020-12-14 | 2024-04-02 | 长江存储科技有限责任公司 | 晶圆键合方法及键合晶圆 |
CN114367671A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-19 | 山东黄海科技创新研究院有限责任公司 | 一种在泡沫铜上生长纳米线的方法 |
CN114582744A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-06-03 | 广东省科学院半导体研究所 | 一种高密度铜柱凸点键合互连的方法 |
CN115287765A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-11-04 | 大连理工大学 | 一种单晶氧化铜纳米线和铜纳米线的简易制备方法 |
DE102022121193A1 (de) | 2022-08-22 | 2024-02-22 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Elektronische struktur und verfahren zu deren herstellung |
WO2024042023A1 (en) * | 2022-08-22 | 2024-02-29 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Electronic structure and method for the production thereof |
CN116606160A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-08-18 | 苏州璋驰光电科技有限公司 | 一种纳米铜柱热压键合工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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