击穿法降低3D电子封装侧壁布线接触电阻的研究

由于工艺原因,以侧壁布线为互连方式的3D封装结构,其侧壁再布线端头表面不可避免地会产生一层铜氧化膜,导致互连界面接触电阻升高。采用击穿法处理不同前处理条件下的样品,通过X射线能谱、选区电子衍射、高分辨透射显微镜对样品击穿后的互连界面进行了表征。结果表明:对于在不同烘烤环境、烘烤时长和清洁工艺下制备的样品,击穿法均可实现95%以上的降阻效果,并将接触电阻均降至1Ω以下。其中采用真空烘烤10 h并进行等离子处理制备的样品,在经过击穿处理后,样品的接触电阻达到最低,为0.26Ω。击穿法通过在铜氧化膜处施加电场,使铜离子沿电场方向迁移,随后还原为多晶的Cu和Cu_(2)O,形成低电阻的导电通路,从而降低互连界面的接触电阻。说明击穿法适用于降低侧壁互连工艺中互连界面的接触电阻。

3D电子封装侧壁布线的互连界面处理工艺研究

与传统封装形式相比,3D电子封装可实现更高密度集成,大幅缩小尺寸。以侧壁布线为互连方式的3D封装结构更加紧凑,与现有工艺兼容性好,具有广泛的应用前景。本研究针对该工艺缺乏合适的侧壁处理手段导致互连界面电阻偏高的问题,探讨了离子轰击等物理方法对侧壁互连界面处理的工艺,实现了低接触电阻侧壁互连。同时,借助高分辨透射电镜、小角度X射线衍射及纳米束电子衍射等分析手段对侧壁互连界面层进行了解析。结果表明,处理后界面氧化膜中氧原子含量大幅降低,并密集分布着被还原的金属铜晶粒,证明了即使氧离子轰击也可使氧化膜中的铜离子被还原为金属铜,从而揭示了离子轰击降低互连界面接触电阻的内在机制。