TW202233895A - 雙晶銅金屬層、具有其之基板及其製備方法 - Google Patents

Abstract

本揭露是關於一種雙晶銅金屬層，其中，雙晶銅金屬層之35%以上的體積包括複數雙晶晶粒，30%以上的雙晶晶粒為片狀雙晶晶粒，且至少部分的片狀雙晶晶粒的長度及厚度的比例係大於或等於2。此外，本揭露更提供具有此雙晶銅金屬層的基板及此雙晶銅金屬層製備方法。

Description

雙晶銅金屬層、具有其之基板及其製備方法

本揭露關於一種雙晶銅金屬層、具有其之基板及其製備方法，尤指一種具有高強度的雙晶銅金屬層、具有其之基板及其製備方法。

習知技術多以滾壓(rolling)、或是摻雜其他金屬如：鈦(Ti)、鎳(Ni)、鋅(Zn)來強化銅之機械性質，然而此習知技術有以下缺失。

倘若以滾壓方式來強化含有銅晶粒的銅箔，會使純銅之晶粒變形，使其機械性質變好但卻使電阻及導熱提升。此外，若摻雜其他金屬進入銅薄膜後會使電阻上升。再者，雙晶結構之銅薄膜本身強度已具有高強度，若以晶粒細化之方式強化雙晶銅箔，可能會所得的雙晶銅箔熱穩定性不佳。

有鑑於此，目前亟需發展出一種新穎的雙晶銅金屬層，除了具有提升的強度外，更能保有雙晶銅金屬層的特性，以應用於各種電子元件上。

本揭露的一目的在於提供一種雙晶銅金屬層，其具有極佳的硬度值及/或熱穩定性。

於本揭露的雙晶銅金屬層中，雙晶銅金屬層之35%以上的體積包括複數雙晶晶粒，30%以上的複數雙晶晶粒為片狀雙晶晶粒，且至少部分的片狀雙晶晶粒的長度及厚度的比例係大於或等於2。在此，前述雙晶晶粒所佔的百分比及片狀雙晶晶粒所佔的百分比可以雙晶銅金屬層的任一剖面來觀察或量測而得。

此外，本揭露更提供一種包含前述雙晶銅金屬層的基板，包括：一基板；以及一如前所述的雙晶銅金屬層，設於基板上或嵌埋於基板中。

再者，本揭露更提供一種前述雙晶銅金屬層的製備方法，包括下列步驟：提供一電鍍裝置，包括一陽極、一陰極、一電鍍液、以及一電力供應源，其中電力供應源分別與陽極及陰極連接，且陽極及陰極係浸泡於電鍍液中﹔以及使用電力供應源提供電力進行電鍍，由陰極之一表面成長前述雙晶銅金屬層。在此，電鍍液係包括一銅的鹽類及一酸，但不包括一氯離子。

於本揭露的雙晶銅金屬層的製備方法，當電鍍液中不包括氯離子時，可製備出具有特殊結構的雙晶銅金屬層。特別是，於本揭露的雙晶銅金屬層或包含其的基板中，雙晶晶粒的片狀雙晶晶粒，且片狀雙晶晶粒具有一顯著的長度及厚度比。相較於以往包括柱狀雙晶晶粒的奈米雙晶銅金屬層，本揭露的雙晶銅金屬層可將強度提升60%以上。此外，本揭露的雙晶銅金屬層即使經過高溫退火處理後，大部分的雙晶晶粒仍穩定存在。因此，本揭露的雙晶銅金屬層更能展現極佳的熱穩定性，而能應用於各種電子元件上，例如，電子元件的連接器(connector)。

於本揭露中，30%以上的雙晶晶粒可為片狀雙晶晶粒。於本揭露的一實施例中，例如，30%至100%、30%至99%、30%至95%、35%至95%、35%至90%、40%至90%、40%至85%、45%至85%、45%至80%或50%至80%的雙晶晶粒可為片狀雙晶晶粒；但本揭露並不僅限於此。

於本揭露中，至少部分的片狀雙晶晶粒的長度及厚度的比例可大於或等於2。於本揭露的一實施例中，至少部分的片狀雙晶晶粒的長度(L)及厚度(T)的比例可為：2≦L/T≦10、2≦L/T≦9、2≦L/T≦8、2≦L/T≦7、2≦L/T≦6或2≦L/T≦5；但本揭露並不僅限於此。於本揭露中，片狀雙晶晶粒的厚度方向可為片狀雙晶晶粒的雙晶方向；更詳細而言，片狀雙晶晶粒的厚度方向為片狀雙晶晶粒的雙晶面的堆疊方向。

於本揭露中，雙晶銅金屬層之35%以上的體積可包括複數雙晶晶粒。於本揭露的一實施例中，例如，35%至99%、35%至95%、35%至90%、40%至90%、40%至85%、45%至85%、45%至80%或50%至80%的體積可包括複數雙晶晶粒；但本揭露並不僅限於此。

於本揭露中，至少部分的雙晶晶粒的雙晶面與雙晶銅金屬層的厚度方向夾角可介於0度至30度之間。此外，於本揭露中，至少部分的複數雙晶晶粒的雙晶面與基板的表面之夾角介於60度至90度之間。在此，雙晶晶粒的雙晶面與雙晶銅金屬層的厚度方向及/或雙晶晶粒的雙晶面與基板的表面呈現一特殊的角度範圍，故雙晶晶粒彼此呈現較為散亂且不規則的堆疊。相較於以往雙晶晶粒的雙晶面與雙晶銅金屬層的厚度方向夾角接近90度的奈米雙晶銅金屬層，或雙晶晶粒的雙晶面與基板的表面平行的雙晶銅金屬層，本揭露的雙晶銅金屬層可將強度提升60%以上。

於本揭露中，雙晶銅金屬層可包括：0.05 at%至20 at%的選自由銀、鎳、鋅、鉛、鋁、金、鉑、鎂及鎘所組成之群組之至少一元素；以及餘量的銅。於本揭露中，藉由添加特定比例的銅以外的金屬元素，可形成一雙晶銅合金金屬層，而此雙晶銅合金金屬層也具有提升的硬度值，或具有極佳的熱穩定性。當要形成包含有銅以外的金屬元素的雙晶銅金屬層時，本揭露的製備方法中所使用的電鍍液，可更包括前述的至少一元素的鹽類；而至少一元素的鹽類的添加量，可根據所欲形成的雙晶銅金屬層中的該元素的比例進行添加。

於本揭露的一實施例中，電鍍液可更包括一銀的鹽類，例如硝酸銀。當電鍍液中添加銀時，所形成的雙晶銅金屬層可更包括銀。由於銀本身的導電度與導熱度均比銅要好，且不會與銅形成化合物；故少量的添加銀可大幅提升雙晶銅金屬層的硬度值，且不會損失導電度與導熱率。

於本揭露中，所添加的銅以外的金屬元素的比例可佔雙晶銅金屬層總元素的0.05 at%至20 at%。於本揭露的一實施例中，所添加的銅以外的金屬元素的比例，例如，可為0.1 at%至20 at%、0.1 at%至15 at%、0.1 at%至10 at%、0.1 at%至5 at%、0.1 at%至3 at%或0.1 at%至1 at%；但本揭露並不僅限於此。

於本揭露中，至少部分的片狀晶粒的長度是可介於0.5 μm至20 μm之間。於本揭露的一實施例中，片狀晶粒的長度，例如，可介於0.5 μm至15 μm、0.5 μm至10 μm、1 μm至10 μm、1 μm至5 μm或2 μm至5 μm之間；但本揭露並不僅限於此。於本揭露的一實施例中，30%以上的片狀晶粒的長度可介於上述範圍內，例如30%至99%、30%至95%、30%至90%、35%至90%、40%至90%、40%至85%、40%至80%、45%至80%或50%至80%的片狀晶粒的長度可介於上述範圍內；但本揭露並不僅限於此。於本揭露中，片狀雙晶晶粒的長度可為以與片狀雙晶晶粒的雙晶方向實質上垂直的方向上所量測得到的長度；更詳細而言，片狀雙晶晶粒的長度可為在與片狀雙晶晶粒的雙晶面的堆疊方向實質上垂直的方向上(也就是，雙晶面延伸方向)所量測得到的長度(例如，最大長度)。

於本揭露中，至少部分的片狀晶粒的厚度是可介於0.01 μm至10 μm、0.01 μm至9 μm、0.05 μm至9 μm、0.05 μm至8 μm、0.1 μm至8 μm、0.1 μm至7 μm、0.15 μm至7 μm、0.15 μm至6 μm、0.2 μm至6 μm或0.2 μm至5 μm 之間；但本揭露並不僅限於此。於本揭露的一實施例中，30%以上的雙晶晶粒的厚度可介於上述範圍內，例如30%至99%、30%至95%、30%至90%、35%至90%、40%至90%、40%至85%、40%至80%、45%至%或50%至80%的片狀晶粒的厚度可介於上述範圍內；但本揭露並不僅限於此。於本揭露中，片狀雙晶晶粒的厚度可為在片狀雙晶晶粒的雙晶方向的方向上所量測得到的厚度；更詳細而言，片狀雙晶晶粒的厚度可為在片狀雙晶晶粒的雙晶面的堆疊方向上所量測得到的厚度(例如，最大厚度)。

於本揭露的雙晶銅金屬層中，複數雙晶晶粒中的其中兩相鄰晶粒的雙晶方向可相交。在此，兩相鄰晶粒的雙晶方向間的夾角可介於5度至60度之間。透過兩相鄰晶粒相交的結構，可提升雙晶銅金屬層的機械強度。

於本揭露的雙晶銅金屬層中，雙晶銅金屬層的一表面的30%以上的面積可顯露至少部分的雙晶晶粒之雙晶界。於本揭露的一實施例中，顯露於雙晶銅金屬層的表面的雙晶晶粒之雙晶界可佔雙晶銅金屬層表面的總面積的，例如，30%至99%、35%至99%、35%至95%、35%至90%、35%至85%、35%至80%、35%至75%、35%至70%、35%至65%、35%至60%、35%至55%、40%至55%或40%至50%；但本揭露並不僅限於此。

於本揭露的雙晶銅金屬層中，雙晶銅金屬層的一表面的20%以上的面積可顯露至少部分的雙晶晶粒之(111)面。於本揭露的一實施例中，顯露於雙晶銅金屬層的表面的雙晶晶粒之(111)面可佔雙晶銅金屬層表面的總面積的，例如，20%至50%、20%至45%、25%至45%、25%至40%、30%至40%或30%至35%；但本揭露並不僅限於此。此外，於本揭露的雙晶銅金屬層中，雙晶銅金屬層的一表面的10%以上的面積可顯露至少部分的雙晶晶粒之(211)面。於本揭露的一實施例中，顯露於雙晶銅金屬層的表面的雙晶晶粒之(211)面可佔雙晶銅金屬層表面的總面積的，例如，10%至40%、10%至35%、10%至30%、15%至30%、15%至25%或15%至20%；但本揭露並不僅限於此。在此，雙晶銅金屬層表面的雙晶晶粒的優選方向可以背向散射電子繞射儀(Electron Backscatter Diffraction, EBSD)來測量。

於本揭露中，雙晶銅金屬層的厚度可依據需求進行調整。於本揭露的一實施例中，雙晶銅金屬層之厚度，例如，可介於0.1 μm至500 μm、0.1 μm至400 μm、0.1 μm至300 μm、0.1 μm至200 μm、0.1 μm至100 μm、0.1 μm至80 μm、0.1 μm至50 μm、1 μm至50 μm、2 μm至50 μm、3 μm至50 μm、4 μm至50 μm、5 μm至50 μm、5 μm至40 μm、5 μm至35 μm、5 μm至30 μm或5 μm至25 μm之間；但本揭露並不僅限於此。

於本揭露中，用於電鍍的基板可為一表面具有金屬層之基板、或一金屬基板。其中，基板可為一矽基板、一玻璃基板、一石英基板、一金屬基板、一塑膠基板、一印刷電路板、一三五族材料基板或其層疊基板；且基板可具有單層或多層結構。

於本揭露中，所謂的「雙晶晶粒的雙晶方向」或「片狀晶粒的雙晶方向」是指雙晶晶粒或片狀雙晶晶粒中的雙晶面的堆疊方向，也就是雙晶晶粒或片狀雙晶晶粒的厚度方向。其中，雙晶晶粒或片狀晶粒中的雙晶面可與雙晶面的堆疊方向實質上垂直。於本揭露中，雙晶晶粒是由複數雙晶沿著[111]晶軸方向堆疊而成。於本揭露中，兩元件「實質上垂直」係指兩元件間的夾角可介於80度至100度、85度至95度或88度至92度之間。

於本揭露中，可以雙晶銅金屬層的一剖面，來測量雙晶晶粒的雙晶方向與雙晶銅金屬層的厚度方向間的夾角，或者是雙晶晶粒的雙晶方向與基板間的夾角。相似的，也可以雙晶銅金屬層的一剖面，來量測雙晶銅金屬層的厚度、雙晶晶粒/片狀晶粒的長度及厚度等特徵。或者，也可以雙晶銅金屬層的表面來測量雙晶晶粒/片狀晶粒的長度及厚度等。於本揭露中，量測方法並無特殊限制，可以掃描電子顯微鏡(Scanning electron microscope, SEM)、穿透式電子顯微鏡(Transmission electron microscope, TEM)、聚焦離子束系統(Focus ion beam，FIB)或其他適合手段來進行量測。

於本揭露的製備方法中，電鍍液中的銅的鹽類的例子可包括，但不限於，硫酸銅、甲基磺酸銅或其組合；而電鍍液中的酸的例子可包括，但不限於，硫酸、甲基磺酸或其組合。此外，電鍍液也可更包括一添加物，例如，明膠、介面活性劑、晶格修整劑或其組合。

於本揭露的製備方法中，可採用直流電鍍、高速脈衝電鍍、或直流電鍍與高速脈衝電鍍二者交互使用為之。於本揭露的一實施例中，是採用直流電鍍製備雙晶銅金屬層。其中，直流電鍍的電流密度可介於，例如0.5 ASD至20 ASD、0.5 ASD至15 ASD、0.5 ASD至10 ASD、0.5 ASD至5 ASD、1 ASD至5 ASD、1 ASD至3 ASD或1 ASD至2 ASD；但本揭露並不僅限於此。

本揭露所提供的雙晶銅金屬層的外型並無特殊限制，可為銅箔、薄膜、線材或塊材；但本揭露並不僅限於此。此外，本揭露所提供的雙晶銅金屬層可具有單層或多層結構。再者，本揭露所提供的雙晶銅金屬層可與其他材料結合，而形成多層複合結構。

本揭露所提供的雙晶銅金屬層可應用於各種電子產品中，例如，三維積體電路(3D-IC)之直通矽晶穿孔、封裝基板之引脚通孔、各種金屬導線、基板線路、或連接器等；但本揭露並不僅限於此。

下文將配合圖式並詳細說明，使本揭露的特徵更明顯。

以下提供本揭露的不同實施例。這些實施例是用於說明本揭露的技術內容，而非用於限制本揭露的權利範圍。一實施例的一特徵可透過合適的修飾、置換、組合、分離以應用於其他實施例。

應注意的是，在本文中，除了特別指明者之外，具備「一」元件不限於具備單一的該元件，而可具備一或更多的該元件。

在本文中，除了特別指明者之外，所謂的特徵甲「或」或「及/或」特徵乙，是指甲單獨存在、乙單獨存在、或甲與乙同時存在；所謂的特徵甲「及」或「與」或「且」特徵乙，是指甲與乙同時存在；所謂的「包括」、「包含」、「具有」、「含有」，是指包括但不限於此。

此外，在本文中，除了特別指明者之外，「一元件在另一元件上」或類似敘述不必然表示該元件接觸該另一元件。

此外，在本文中，除了特別指明者之外，一數值可涵蓋該數值的±10%的範圍，特別是該數值±5%的範圍。除了特別指明者之外，一數值範圍是由較小端點數、較小四分位數、中位數、較大四分位數、及較大端點數所定義的多個子範圍所組成。

實施例1 – 銀含量為0.1 at%的雙晶銅金屬層

本實施例是將12吋之鍍有100 nm鈦/200 nm 銅的矽晶圓裂片成2 cm x 3 cm之試片，並使用檸檬酸清洗試片表面已去除氧化物，再用抗酸鹼膠帶將欲電鍍區域定義出來。總電鍍面積為2 cm x 2 cm。

本實施例所使用的電鍍液是由五水硫酸銅粉末、硫酸、硝酸銀水溶液和添鴻公司所提供的DP-101L添加劑所構成的。其中，五水硫酸銅粉末的添加量為196.61 g，硫酸(96%)的添加量為100g，硝酸銀水溶液則是配製成0.1 M後可加入10 ml，添加劑可以由10 ml加至20 ml皆可，最後再加入去離子水至總溶液為1 L並且使用磁石攪拌直到溶液均勻混合。混合完成後將電鍍液倒入電鍍槽之中，設定磁石每分鐘1200轉以維持電鍍液之流動，在室溫一大氣壓下進行電鍍。以電腦操控電源供應器(Keithley 2400)，並採用直流電流電鍍，使用電流密度1.5 ASD(A/dm ²)電鍍一個小時，可以得到厚度為20 µm之片狀晶粒雙晶銅。當試片完成後再將試片進行電解拋光的動作，電解拋光液的成分為100 ml之磷酸加上1 ml之醋酸以及1 ml之甘油。此時將欲電解拋光之試片夾至陽極，施以1.75 V之電壓10分鐘來達到電解拋光之效果。電解拋光後的試片厚度約為19 µm。將電解拋光完之試片進行背向散射電子繞射儀(EBSD)和聚焦離子束(FIB)來分別分析表面優選方向和試片微結構，並用維氏硬度機量測硬度。

圖1為本實施例的雙晶銅金屬層的背向散射電子繞射儀的繞射圖。圖2為本實施例的雙晶銅金屬層的聚焦離子束影像圖。

如圖1所示，背向散射電子繞射儀的測量結果顯示，雙晶銅金屬層表面的大約32.7%是(111)面，而19.3%是(211)面。

如圖2所示，聚焦離子束的測量結果顯示，雙晶銅金屬層12中大部分的晶粒都有很密的雙晶。雙晶銅金屬層12的50%以上的體積包括雙晶晶粒。50%以上的雙晶晶粒的雙晶面(如箭號所示)與雙晶銅金屬層12的厚度方向夾角介於0度至30度之間；且50%以上的雙晶晶粒的雙晶面(如箭號所示)與基板11的表面夾角介於60度至90度之間。雙晶銅金屬層12中50%以上的雙晶晶粒的厚度約介於1 μm至10 μm之間，而50%以上的雙晶晶粒的厚度約介於0.2 μm至5 μm之間。兩相鄰晶粒的雙晶方向間的夾角可介於5度至60度之間。

如圖1及圖2所示，50%以上的雙晶晶粒為片狀晶粒。此外，如圖1所指出的片狀晶粒，其於雙晶面的延伸方向上所量測到的最大長度(L)約為10 μm，而於雙晶面的堆疊方向上所量測到的最大厚度(T)約為3.5 μm，故長度與厚度的比例(L/T)超過2。如圖2所指出的片狀晶粒，其於雙晶面的延伸方向上所量測到的最大長度(L)約為10 μm，而於雙晶面的堆疊方向上所量測到的最大厚度(T)約為2 μm，故長度與厚度的比例(L/T)超過2。

此外，經由維氏硬度機量測後，本實施例之含有0.1 at%銀含量的雙晶銅金屬層的硬度值約262.8±17.9 Hv (n=5)。本實施例的結果顯示，含有0.1 at%銀含量的雙晶銅金屬層具有極佳的硬度值。

實施例2 – 銀含量為0.1 at%的雙晶銅金屬層

以實施例1相同的方法製備本實施例的雙晶銅金屬層。而後，將所得的試片置於爐管中退火，真空壓力為10 ^-3torr，退火溫度為200°C，退火時間為一小時。將退火後之試片進行背向散射電子繞射儀和聚焦離子束來分別分析表面優選方向和試片微結構，並用維氏硬度機量測硬度。

圖3為本實施例的雙晶銅金屬層退火後的背向散射電子繞射儀的繞射圖。圖4為本實施例的雙晶銅金屬層退火後的聚焦離子束影像圖。

如圖3及圖4所示，即使雙晶銅金屬層經退火處理後，仍維持與實施例1相似的雙晶晶粒結構。此外，經由維氏硬度機量測後，本實施例的退火後的雙晶銅金屬層硬度約為237.2±14 Hv (n=5)。此結果顯示，含有0.1 at%銀含量的雙晶銅金屬層除了具有極佳的硬度值外，更具有良好的熱穩定性。

實施例3 – 銀含量為0.3 at%及0.6 at%的雙晶銅金屬層

以實施例1相同的方法製備本實施例的雙晶銅金屬層，其不同之處在於，電鍍液中之硝酸銀之濃度調整至20ml以及30ml。

經由背向散射電子繞射儀和聚焦離子束來分別分析表面優選方向和試片微結構後，本實施例之含有0.3 at%或0.6 at%銀含量的雙晶銅金屬層具有與實施例1相似的雙晶晶粒結構。此外，經由維氏硬度機量測後，含有0.3 at%或0.6 at%銀含量的雙晶銅金屬層的硬度分別約為305.6±32.9 Hv (n=5)及266.4±23.9 Hv (n=5)。

實施例4 – 不含銀的雙晶銅金屬層

以實施例1相同的方法製備本實施例的雙晶銅金屬層，其不同之處在於，將電鍍液中之硝酸銀去除，並將薄膜厚度控制至5 µm。此外，更將試片置於爐管中退火，真空壓力為10 ^-3torr，退火溫度為250°C以及300°C，退火時間為一小時。

圖5為本實施例的雙晶銅金屬層退火前的背向散射電子繞射儀的繞射圖。圖6為本實施例的雙晶銅金屬層退火前的聚焦離子束影像圖。

經由背向散射電子繞射儀和聚焦離子束來分別分析表面優選方向和試片微結構後，本實施例的不含銀的雙晶銅金屬層，退火前、250°C退火後以及300°C退火後，具有與實施例1相似的雙晶晶粒結構。

實施例5 – 不含銀的雙晶銅金屬

以實施例1相同的方法製備本實施例的雙晶銅金屬層，其不同之處在於，將電鍍液中之硝酸銀去除。經由維氏硬度機量測後，本實施例的不含銀的雙晶銅金屬層的硬度約為255.8±10.55 Hv (n=5)。

比較例

本比較例所使用的電鍍液是由五水硫酸銅粉末、硫酸、鹽酸和添鴻公司所提供的DP-101L添加劑所構成的。其中，五水硫酸銅粉末的添加量為196.61 g，硫酸(96%)的添加量為100 g，鹽酸(38.5%)加入0.1 ml，添加劑加 4.5 ml，最後再加入去離子水至總溶液為1 L並且使用磁石攪拌直到溶液均勻混合。混合完成後將電鍍液倒入電鍍槽之中，設定磁石每分鐘1200轉以維持電鍍液之流動，在室溫一大氣壓下進行電鍍。以電腦操控電源供應器(Keithley 2400)，並採用直流電流電鍍，使用電流密度6 ASD(A/dm ²)電鍍二十分鐘，可以得到厚度為20 µm之高度＜111＞優選方向之柱狀奈米雙晶銅。當試片完成後再將試片進行電解拋光的動作，電解拋光液的成分為100 ml之磷酸加上1 ml之醋酸以及1 ml之甘油。此時將欲電解拋光之試片夾至陽極，施以1.75 V之電壓10分鐘來達到電解拋光之效果。電解拋光後的試片厚度約為19 µm。將電解拋光完之試片進行背向散射電子繞射儀(EBSD)和聚焦離子束(FIB)來分別分析表面優選方向和試片微結構，並用維氏硬度機量測硬度。經由維氏硬度機量測後，本比較例的不含銀的雙晶銅金屬層的硬度約為195 Hv。

由上述實驗結果所示，實施例1至3的添加有銀的雙晶銅金屬層，硬度最高可達305 Hv，相較於比較例的硬度為195 Hv的雙晶銅金屬層，雙晶銅金屬層的強度可大幅提升60%以上。除此之外，實施例4及5的雙晶銅金屬層，雖未包括銀，其硬度仍較比較例之雙晶銅金屬層要高。上述實驗結果顯示，實施例1至5之具有特殊結構的雙晶銅金屬層，具有較高的強度。

綜上所述，本揭露提供一種具有特殊結構的雙晶銅金屬層，其包括顯著長度及厚度比的片狀晶粒，且片狀晶粒的雙晶方向彼此之間相交，藉此，可提升雙晶銅金屬層的硬度。此外，本揭露透過共同電鍍法，將不同種類之金屬電鍍進雙晶銅金屬層中，使銅金屬層同時具有雙晶強化與析出硬化或固溶強化的效果，可再進一步的提升銅金屬層的強度。同時，銀本身的導電度與導熱率都比銅要佳，也並不會與銅形成化合物，所以雙晶銅銀合金能大幅提升強度達60%以上，同時並不會損失導電度與導熱率太多。另外，本揭露的包括銀及不包括銀的雙晶銅金屬層均擁有高熱穩定性，在300°C一小時的退火後，大部分的雙晶仍穩定存在且強度也未明顯下降。因此，本揭露所提供的高強度、高導電度、高導熱率及高熱穩定性的雙晶銅金屬層，很有潛力能應用於各種電子元件上。

儘管本揭露已透過多個實施例來說明，應理解的是，只要不背離本揭露的精神及申請專利範圍所主張者，可作出許多其他可能的修飾及變化。

11:基板 12:雙金銅金屬層 L:長度 T:厚度

圖1為實施例1的雙晶銅金屬層的背向散射電子繞射儀的繞射圖。

圖2為實施例1的雙晶銅金屬層的聚焦離子束影像圖。

圖3為實施例2的雙晶銅金屬層退火後的背向散射電子繞射儀的繞射圖。

圖4為實施例2的雙晶銅金屬層退火後的聚焦離子束影像圖。

圖5為實施例4的雙晶銅金屬層退火前的背向散射電子繞射儀的繞射圖。

圖6為實施例4的雙晶銅金屬層退火前的聚焦離子束影像圖。

無。

11:基板

12:雙金銅金屬層

Claims (20)

1. 一種雙晶銅金屬層，其中，該雙晶銅金屬層之35%以上的體積包括複數雙晶晶粒，30%以上的該複數雙晶晶粒為片狀雙晶晶粒，且至少部分的該片狀雙晶晶粒的長度及厚度的比例係大於或等於2。
2. 如請求項1所述的雙晶銅金屬層，其中該片狀雙晶晶粒的厚度方向為該片狀雙晶晶粒的雙晶方向。
3. 如請求項1所述的雙晶銅金屬層，其中至少部分的該複數雙晶晶粒的雙晶面與該雙晶銅金屬層的厚度方向夾角介於0度至30度之間。
4. 如請求項1所述的雙晶銅金屬層，包括： 0.05 at%至20 at%的選自由銀、鎳、鋅、鉛、鋁、金、鉑、鎂及鎘所組成之群組之至少一元素；以及 餘量的銅。
5. 如請求項4所述的雙晶銅金屬層，其中該至少一元素為銀。
6. 如請求項1所述的雙晶銅金屬層，其中至少部分的該片狀雙晶晶粒的長度是介於0.5μm至20μm之間。
7. 如請求項1所述的雙晶銅金屬層，其中該複數雙晶晶粒中的其中兩相鄰晶粒的雙晶方向係相交。
8. 如請求項1所述的雙晶銅金屬層，其中該複數雙晶晶粒係由複數雙晶沿著[111]晶軸方向堆疊而成。
9. 一種具有雙晶銅金屬層的基板，包括： 一基板；以及 一如請求項1至8項任一項所述的雙晶銅金屬層，設於該基板上或嵌埋於該基板中。
10. 如請求項9所述的基板，其中，至少部分的該複數雙晶晶粒的雙晶面與該基板的表面之夾角介於60度至90度之間。
11. 一種雙晶銅金屬層的製備方法，包括下列步驟： 提供一電鍍裝置，包括一陽極、一陰極、一電鍍液、以及一電力供應源，其中該電力供應源分別與該陽極及該陰極連接，且該陽極及該陰極係浸泡於該電鍍液中﹔以及 使用該電力供應源提供電力進行電鍍，由該陰極之一表面成長一雙晶銅金屬層﹔ 其中，該雙晶銅金屬層之35%以上的體積包括複數雙晶晶粒，30%以上的該複數雙晶晶粒為片狀雙晶晶粒，且該片狀雙晶晶粒的長度及厚度的比例係大於或等於2；以及 該電鍍液係包括一銅的鹽類及一酸，且該電鍍液不包括一氯離子。
12. 如請求項11所述的製備方法，其中該片狀雙晶晶粒的厚度方向為該片狀雙晶晶粒的雙晶方向。
13. 如請求項11所述的製備方法，其中至少部分的該複數雙晶晶粒的雙晶面與該雙晶銅金屬層的厚度方向夾角介於0度至30度之間。
14. 如請求項11所述的製備方法，其中該雙晶銅金屬層包括： 0.05 at%至20 at%的選自由銀、鎳、鋅、鉛、鋁、金、鉑、鎂及鎘所組成之群組之至少一元素；以及 餘量的銅。
15. 如請求項14所述的製備方法，其中該電鍍液更包括該至少一元素的鹽類。
16. 如請求項14所述的製備方法，其中該至少一元素為銀。
17. 如請求項16所述的製備方法，其中該電鍍液更包括一銀的鹽類。
18. 如請求項11所述的製備方法，其中至少部分的該片狀雙晶晶粒的長度是介於0.5μm至20μm之間。
19. 如請求項11所述的製備方法，其中該複數雙晶晶粒中的其中兩相鄰晶粒的雙晶方向係相交。
20. 如請求項11所述的製備方法，其中該複數雙晶晶粒係由複數雙晶沿著[111]晶軸方向堆疊而成。

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