集成电路先进封装工艺——Cu-Cu键合技术

微电子封装中的互连键合是集成电路（integrated circuits，IC）后道制造中最关键和难度优选的环节，直接影响集成电路本身电性能、光性能和热性能等物理性能，很大程度上也决定IC产品小型化、功能化、可靠性和成本。然而，随着封装密度增加，器件功率增加，Cu凸点面临尺寸大幅减小并且互连载流量大幅增加等现状，产业界成熟的Cu-Cu键合方法已很难适应高密封装的快速发展，研发更优选的Cu-Cu键合技术并推向产业化是当前迫在眉睫的需求。 针对电子封装行业中所面临的技术需求，本书系统介绍了国内外Cu-Cu键合技术的研究现状，结合作者及课题组全体研究人员长期在微电子封装领域的研究积累，梳理了基于表面活化的Cu-Cu键合、基于金属纳米焊料的Cu-Cu、基于自蔓延反应放热的Cu-Cu键合以及优选键合技术在Cu凸点互连中的应用等多个热点研究内容，并在实验方法、工艺优化、理论研究等多个方面进行了深入探讨。 本书全面、深入地介绍了集成电路封装中优选的Cu-Cu键合技术和近期新的研究进展，可供高年级本科生、研究生以及从事集成电路封装与互连/键合工艺研究的技术人员参考和阅读。

第1章 概述
1.1 引言
1.2 集成电路封装中的键合技术
1.3 Cu-Cu键合技术的发展现状
1.3.1 Cu-Cu直接键合
1.3.2 表面自组装键合
1.3.3 表面纳米化修饰键合
1.3.4 黏结剂键合
1.3.5 金属纳米焊料键合
1.3.6 共晶键合
1.3.7 瞬时液相键合
1.3.8 局部加热键合
1.4 小结
第2章 基于表面纳米修饰的Cu-Cu键合技术
2.1 Cu纳米棒的制备工艺研究
2.1.1 Cu纳米棒的生长机制
2.1.2 Cu纳米棒的制备工艺
2.2 Cu纳米棒的退火烧结特性
2.2.1 溅射Cu纳米棒退火烧结特性
2.2.2 热蒸发Cu纳米棒退火烧结特性
2.3 基于Cu纳米棒的Cu-Cu键合
2.3.1 基于Cu纳米棒的键合机理
2.3.2 Cu-Cu键合工艺研究
2.4 Cu纳米线的制备工艺研究
2.5 Cu纳米线的退火烧结特性
2.6 基于Cu纳米线的Cu-Cu键合
2.7 小结
第3章 基于金属纳米焊料的Cu-Cu键合技术
3.1 基于Cu纳米焊料的Cu-Cu键合
3.1.1 Cu纳米焊料的制备
3.1.2 Cu纳米焊料的烧结特性研究
3.1.3 基于Cu纳米焊料的Cu-Cu键合特性研究
3.1.4 键合机理及解释
3.2 基于尺度效应降低Cu-Cu键合温度
3.2.1 60 nm Cu纳米颗粒合成及焊料制备
3.2.2 Cu纳米焊料的烧结特性研究
3.2.3 Cu-Cu键合特性研究
3.2.4 60 nm Cu纳米颗粒在Si基底C-Cu键合中的应用
3.3 基于Cu-Ag混合纳米焊料的Cu-Cu键合研究
3.3.1 Cu-Ag混合纳米焊料的制备
3.3.2 Cu-Ag混合纳米焊料的烧结特性研究
3.3.3 基于Cu-Ag混合纳米焊料的Cu-Cu键合
3.4 基于Cu纳米团聚体的Cu-Cu键合研究
3.4.1 Cu纳米团聚体及纳米焊料的制备
3.4.2 Cu纳米团聚体的烧结特性研究
3.4.3 基于Cu纳米团聚体的Cu-Cu键合
3.5 小结
第4章 基于自蔓延反应的Cu-Cu键合技术
4.1 基于单层Sn焊料的Cu-Cu自蔓延反应键合
4.1.1 样品制备及实验方案
4.1.2 Sn镀层厚度对Cu-Cu自蔓延反应键合工艺的影响
4.2 基于交替多层薄膜焊料的Cu-Cu自蔓延反应键合
4.2.1 样品制备与实验方案
4.2.2 基于Sn-Cu多层结构的Cu-Cu自蔓延反应键合
4.2.3 基于Sn-Ni多层结构的Cu-Cu自蔓延反应键合
4.3 基于加热引燃的Cu凸点阵列自蔓延反应键合
4.3.1 样品制备及实验方案
4.3.2 NF40 Al/Ni多层薄膜的热性能研究
4.3.3 基于Sn-Ni多层薄膜的Cu凸点阵列自蔓延反应键合
4.4 小结
第5章 Cu-Cu键合技术在三维集成中的应用
5.1 基于Cu纳米棒的凸点间Cu/Sn键合
5.1.1 凸点制备及Cu/Sn凸点间键合工艺
5.1.2 Cu/Sn凸点间键合表征
5.2 基于Cu纳米棒的Cu凸点间键合
5.3 TSV和Cu凸点片间互连技术
5.3.1 TSV刻蚀工艺
5.3.2 TSV镀Cu填充工艺
5.3.3 TSV与Cu凸点的片间键合
5.4 小结
参考文献
索引