用自组装单层的Cu-Cu热压缩粘合作为3D/2.5D系统集成的氧化保护

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 表面化学 表面化学
• 微电子工程 微电子工程

背景情况:

• 铜 (Cu) 互连对微电子至关重要,使得更小,更密集的设备成为可能.
• 铜对氧化的敏感性对其广泛应用提出了重大挑战.
• 现有的被动化方法面临着降解和去除困难等问题.

研究的目的:

• 调查自组装单层 (SAM) 对铜被动化的有效性.
• 为应对与SAM降解和去除Cu-Cu结合有关的挑战.
• 提高直接铜铜互连的质量和可靠性.

主要方法:

• 热压缩 (TC) 粘合方式
• 用于表面分析的X射线光电子谱学 (XPS).
• 切割强度测试用于粘合质量的粘合质量.
• 扫描电子显微镜 (SEM) 和能量分散式X射线光谱 (EDX) 用于材料表征.

主要成果:

• 经过三周的冷藏后,SAM受铜与裸铜 (27at.%) 相比,氧化程度最低 (4at.%) .
• 通过SAM被动化样品的TC粘合显示了切削强度的显著改善.
• 被动化样品的平均切削强度达到65.5MPa,与储存后的裸铜相比增加了43%.

结论:

• 自组装单层有效抑制铜氧化,保持表面完整性.
• SAM被动化提高了直接铜-铜互连的性能和可靠性.
• 该方法为改善微电子行业的互连质量提供了可行的解决方案.