中文摘要：

在Cu芯片表面采用蒸镀及磁控溅射的方法制备了纳米薄膜金属化层，通过对纳米薄膜结构的形貌、相组成以及结晶状态进行表征和标定，并对其超声键合性能及抗氧化性能进行研究，揭示了纳米薄膜增强Cu芯片超声键合性能的机理。1)成功制备了三种Cu芯片纳米薄膜金属化层，即蒸镀Ti/Cu/Ag薄膜结构和磁控溅射Cu/TiN/Ag以及Cu/TaN/Ag薄膜结构，对三种薄膜结构的形貌、相、成分等进行表征。2)对三种纳米薄膜金属化层的超声键合性能和抗氧化性能进行测试，优选出理想的Cu芯片纳米薄膜结构。发现了非晶态的TiN及TaN薄膜具有优异的扩散阻挡性能，而具有高表面能的Ag纳米薄膜能够增强Cu芯片的超声键合性能，进而阐述了纳米薄膜提高超声键合性能的机理。3)研究了超声键合Cu球焊点内部金属凝固以及焊点微观组织，发现铜球内部由几个大尺寸柱状晶粒组成，揭示了超声键合界面连接机理；研究了Cu球超声键合焊点高温存储可靠性， 发现IMC以及裂纹首先从铜球周围位置萌生这一规律，阐明了键合焊点失效机理。本项目为提高铜芯片超声键合性能提供了分析方法和技术手段，对于推动集成电路铜芯片制程具有十分重要的意义。