3D-IC技术被看作是应对未来半导体产业不断增长的晶体管密度最有希望的解决方案,而微凸点键合技术是实现3D集成的关键技术之一.采用电镀工艺制作了直径为50μm、间距为130μm的高密度Cu/Sn微凸点,分析了不同预镀时间及电流密度对Cu微凸点形成质量的影响,并使用倒装焊机实现了高密度Cu/Sn微凸点的键合.利用直射式X射线、分层式X射线对键合样片进行无损检测,结果表明键合对准精度高,少量微凸点边缘有锡被挤出,这是由于锡层过厚导致.观察键合面形貌,可以发现Cu和Sn结合得不够紧密.进一步对键合面金属间化合物进行能谱分析,证实存在Cu6Sn5和Cu3Sn两种物质,说明Cu6Sn5没有与Cu充分反应生成稳态产物Cu3Sn,可以通过增加键合时间、减少Sn层厚度或增加退火工艺来促进Cu3Sn的生成.

解决铜铜键合工艺中的铜氧化问题对于三维集成技术具有重要意义。选用1-己硫醇做临时钝化剂, 通过自组装形式形成单层膜附着于铜表面, 以防止铜在存放时与空气接触而发生氧化, 键合前再使用乙醇等有机溶剂去除该单层膜。为了评估1-己硫醇的钝化效果, 采用接触角作为主要指标对实验结果进行评价。研究表明, 样片表面经过1-己硫醇处理后, 接触角极大增加, 并在空气中长时间保持稳定, 说明1-己硫醇具有良好的钝化效果, 采用此方法得到了高质量的铜铜热压键合样片。