表面活化连接/SAB微电子系统超高密度互连技术

介绍一种微电子系统用新型超高密度、高可靠互连方法及表面活化连接(SAB)技术。同种或者不同材料之间,经过洁净和表面活化处理之后,在一定条件下,适当的压力下可以获得非常可靠的连接,同传统的引线键合、焊料球倒装焊、导电胶连接等相比,SAB具有明显的优势,特别适合于开发高集成度、微小型的电子装置。并介绍相关的SAB室温连结装置以及低温SAB倒装焊机,SAB技术用于开发新型微电子系统的一些具体例子。

表面活性化常温结合过程中表面微观形貌变化的AFM研究

用表面活性化方法实现了Ａｌ和Ｓａｐｐｈｉｒｅ之间常温直接结合，用原子力显微镜研究了电解腐蚀、高速原子束（ＦＡＢ）轰击和压接等过程中样品表面微观形貌及微粗糙度的变化，揭示了压接前样品表面微观粗糙度对接合强度的影响，为优化表面活性常温结合（ＳＡＢ）过程控制，提高ＳＡＢ接合强度提供了实验依据。

Pt催化甲酸气氛下的碳化硅低温键合

为实现碳化硅(SiC)在300℃以下的低温键合,研究了以Cu和Au作为键合中间层,利用Pt催化甲酸气氛预处理金属膜表面并为键合提供还原性保护气氛的低温键合方法。首先,研究了带有Cu金属层的SiC晶片在氮气、甲酸气氛以及Pt催化甲酸气氛下的键合过程,通过对比键合强度来验证Pt催化甲酸气氛下完成带有Cu层的SiC晶片键合的可能性。其次,采用扫描声学显微镜(SAM)和扫描电子显微镜(SEM)对键合后样品进行表征,并通过改变键合温度及键合加载的压力,研究关键工艺参数对于键合强度的影响。最后,对比了Cu, Au两种中间层金属在不同气氛下的SiC-SiC键合效果。研究结果表明:相比不含甲酸的N_(2)气氛以及未经过Pt催化的甲酸气氛,经过Pt催化的甲酸气氛能够更好地还原Cu表面的氧化物,实现带有Cu金属层的SiC-SiC低温键合;SEM、SAM测试表明键合界面无明显空洞,键合效果良好;与使用Au层的SiC样品相比,在低温下基于Cu中间层的SiC样品键合强度显著高于Au中间层的样品,显示了本方法对还原表面主要为氧化物的金属层键合的优越性。本方法利用Pt催化甲酸气氛预处理Cu表面并为键合提供还原性保护气氛,在200℃时获得了12.5 MPa的剪切强度,实现了高强度的SiC-SiC低温键合。