低溫接合技術

金屬垂直堆疊技術常會導致金屬接點裸露在空氣之中，從而帶來可靠性的顧慮。常用的解決方法是底部填充技術，針對金屬接點空隙進行填補，從而實現保護的接點，增加接合強度等效果。然而，隨著接點尺寸縮小，底部填充技術遇到發展瓶頸。因此利用金屬/介電層混合結構，同時完成兩種不同材料的接合的混合接合技術，是次世代的接合技術的主要發展方向。本實驗室基於鈍化層技術，結合金屬/介電層混合結構，實現低溫金屬/鈍化層混合接合技術開發。在介電層的選擇上，二氧化矽、氧化氮、碳氮化矽等無機非金屬材料，儘管有材料特性堅硬，對製程精度要求高等劣勢，但可以實現低溫乃至於室溫的接合製程。本研究以二氧化矽為例，實現了最低120℃的超低溫混合接合製程開發。如圖一所示，在CMP製程之後，鑒於銅的材料性質，不可避免的產生一定的凹陷，而這恰好可以使用鈍化層材料填充。如圖二所示，在使用鈍化層接合技術下，銅/二氧化矽可以在低溫完成良好的沒有孔洞的接合。同時電性表現也極佳，除因接合溫度過低，使得最開始的可靠度測試類似退火效果之外，其電性變化在3%以內。本實驗的研究成果拓展了三維積體電路的應用範圍，也為異質整合與先進封裝技術發展提供了新的解決方案。

接合材料：介金屬化合物 (銅錫) / 二氧化矽;

接合溫度：120-180 ℃ ;

接合強度：5 MPa ;

電性表現：10^-9–10^-7 Ω·cm² ;

最小間距：5 μm ;

可靠性表現：可通過熱循環測試，高加速壽命測試，及電遷移測試。