对高频芯片对芯片互连的铜-环氧接口的基本见解
Junghyun Park1, Monsuru Dauda1, Mustapha Bello1
1Gordon A. and Mary Cain Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, Louisiana 70803, United States.
ACS applied materials & interfaces
|December 18, 2024
概括
平滑的铜互连与薄的氧化铜层和西兰促进器显著提高了高速芯片对芯片数据传输的粘附性. 这项研究解决了先进的多芯片包装中的信号损失挑战.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
- 表面化学 表面化学
背景情况:
- 先进的多芯片包需要芯片对芯片 (C2C) 数据速率超过50 GB/s.
- 皮肤效应导致高频率的信号传输损失很大,这对互连带来了挑战.
研究的目的:
- 研究改善多芯片包中的铜互连的界面粘附和机械可靠性的方法.
- 了解铜氧化物和西兰粘附促进剂在提高互连性能方面的作用.
主要方法:
- 使用X射线光电子光谱 (XPS) 和拉曼光谱来分析界面结合.
- 扫描电子显微镜 (SEM) 和奥格电子光谱 (AES) 用于研究故障机制.
- 研究的光滑铜相互连接有不同的铜 (Cu2O) 和铜 (CuO) 氧化物层和氨基功能胺促进剂.
主要成果:
- 薄薄的氧化铜层与烯促进剂相结合,几乎提高了近一个数量级的环氧介电材料的界面粘附性.
- 在处理的接口上观察到Cu ((I) -O-Si键形成的证据.
- 较厚的氧化铜或氧化铜层导致较薄的氧化铜与促进剂相比,接口较弱.
结论:
- 平滑的铜连接与薄的铜氧化物和西兰促进剂提供了一种可行的解决方案,以减少皮肤损失,同时保持机械完整性.
- 在高频应用中,Cu (I) -O-Si键的形成对于增强粘附性和可靠性至关重要.
- 优化氧化铜层和利用粘附促进器是强大的多芯片包互连的关键.
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