三维封装纳米Cu柱阵列基板电沉积制备方法及机理

发布时间：2023-01-30 11:56

　　随着电子设备向小型化、多功能方向的发展,二维平面封装已不能满足技术更新迭代的要求,人们将目光转向三维集成技术。目前在三维集成技术中得到相关学者和工业界广泛关注的硅通孔三维封装技术,由于Si、Si O2和Cu之间的热膨胀系数相差太大,引起热失配问题,使得器件的可靠性降低。本文采用电沉积的方法制备纳米Cu柱阵列填充阳极氧化铝（Anodic Aluminum oxide,AAO）基板来实现三维高密度封装互连。本文主要研究了电沉积制备纳米Cu柱阵列填充AAO基板以实现三维封装高密度垂直互连。分别采用直流电沉积和脉冲电沉积的方式进行了实验。在直流电沉积下对电流密度、温度、沉积液成分和电沉积时间的影响进行了探究。实验结果表明,电流密度越小,电流在AAO模板内分布越均匀,纳米Cu柱填充AAO模板的填孔率越高;且电流密度越小,制备得到的纳米Cu柱阵列的Cu（110）择优取向越明显。温度越高,纳米Cu柱填充AAO模板的填孔率越高,但温度过高,将使模板受到腐蚀。相比高酸低铜镀液,高铜低酸镀液更有利于AAO模板内纳米Cu柱阵列电沉积的进行。随着电沉积时间的增加,AAO模板内纳米Cu柱阵列的高度逐渐增加,但增... 

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 多孔阳极氧化铝模板
        1.2.2 电沉积法原理简介
        1.2.3 电沉积法影响因素
        1.2.4 纳米Cu柱阵列填充阳极氧化铝基板的应用
        1.2.5 国内外研究现状小结
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验过程及概述
    2.2 实验材料及设备
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验设备
    2.3 实验表征手段
        2.3.1 物相表征
        2.3.2 形貌观察和成分分析
        2.3.3 动态纳米压痕测试
        2.3.4 热学性能参数的测量
第3章 直流电沉积制备纳米Cu阵列填充AAO基板
    3.1 多孔有序氧化铝基板的表征及性能分析
    3.2 直流电沉积下纳米Cu柱阵列生长行为研究
        3.2.1 电沉积理论计算
        3.2.2 电沉积液成分对Cu柱生长的影响
        3.2.3 电流密度对Cu柱阵列生长的影响
        3.2.4 电沉积时间对Cu阵列生长的影响
        3.2.5 电沉积液温度对基板制备的影响
    3.3 本章小结
第4章 脉冲电沉积制备纳米Cu阵列填充AAO基板
    4.1 脉冲电沉积简介
    4.2 不同脉冲电沉积模式下纳米Cu柱生长情况
        4.2.1 周期性脉冲电沉积25s/5s模式
        4.2.2 周期性脉冲电沉积20s/10s模式
        4.2.3 周期性脉冲电沉积30s/15s模式
        4.2.4 周期性脉冲电沉积20s/20s模式
        4.2.5 周期性脉冲电沉积20ms/20ms模式
        4.2.6 周期性脉冲电沉积10ms/30ms模式
    4.3 周期性脉冲电沉积各种模式的比较
        4.3.1 频率相同占空比不同的比较
        4.3.2 占空比相同频率不同的比较
        4.3.3 不同脉冲电沉积模式下纳米Cu柱阵列相结构比较
    4.4 本章小结
第5章 电沉积机理及基板互连
    5.1 电沉积制备纳米Cu柱阵列生长机理研究
        5.1.1 直流电沉积和脉冲电沉积的比较
        5.1.2 纳米Cu柱阵列生长行为分析
    5.2 纳米Cu柱阵列填充AAO基板性能测试
        5.2.1 显微力学性能测试
        5.2.2 电性能测试
        5.2.3 热学行为分析
        5.2.4 氧化行为分析
    5.3 纳米Cu柱阵列填充AAO基板应用于互连
        5.3.1 与铜块的直接互连
        5.3.2 与铜块的间接互连
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3733047