[发明专利]纳米多孔铜互连层结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纳米多孔铜互连层结构，包括：基材；设置在基材上的金属凸起；与设置在所述金属凸起表面的纳米多孔铜层；所述纳米多孔铜层由铜合金层经酸溶液腐蚀形成。与现有技术相比，本发明提供的互连层结构包括金属凸起与纳米多孔铜层，纳米多孔铜层表面活性高、扩散系数大、具有较高的导热率与导电率，且可在低温下烧结，使互连结构能够较好的应用于电子封装互连领域。

技术领域

本发明属于电子封装互连技术领域，尤其涉及一种纳米多孔铜互连层结构及其制备方法。

背景技术

电子封装互连结构中包括依次接触的芯片-互连结构及材料-基板，芯片与基板之间通过互连材料连接封装。电子封装互连结构中，互连的结构及材料不仅实现芯片与基板的连接，同时还提供机械支撑、信号传输、散热通路，以及在芯片与基板互连时起到缓冲作用。随着半导体器件的小型化、低成本、低功耗、高温高压的发展趋势，对互连结构和材料也提出了更加苛刻的要求。

目前，芯片与基板之间的互连问题越来越受到关注，芯片的时钟频率、芯片的运算速度等对互连结构及材料提出了更加严格的要求。芯片与基板之间的互连发展的方向为在实现封装全部功能的前提下，尽可能的减少互连结构及材料对芯片性能的影响。最初，电子封装产品中大范围使用的互连结构及材料为SnPb凸点焊料，因为SnPb凸点焊料的熔点较低，再流焊时焊料球部分熔化，在一定的压力作用下SnPb凸点焊料向四周膨胀，这严重影响了SnPb凸点焊料之间的间距，间距过小时甚至会导致SnPb凸点焊料之间的桥接短路，进而影响到芯片上的I/O数及封装的密度。

采用金属柱凸点就可以大大减小各凸点之间的间距，从而大大提高了芯片上的I/O数，封装密度也随之提升。但是，采用金属柱凸点也随之带来了一系列的问题，出现了应用的局限性。比如采用金属柱凸点，在芯片表面或者基板表面形成的金属柱凸点会产生凸点高度不一致的问题，在芯片与基板互连时，可能会使芯片或者基板碎裂，又或者造成芯片与基板之间断路，严重影响到整个封装体的性能，造成成本的增加；再如采用一些高熔点金属制作的凸点，在进行互连组装时要求较高的互连温度，而较高的互连温度有时会损害芯片甚至造成芯片失效，也增加的工艺的困难性。以往的铜-铜热压键合温度偏高，工艺时间长，效率普遍较低。因而亟需控制键合温度以增强产品性能并减小生产成本。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种互连温度较低的纳米多孔铜互连层结构及其制备方法。

本发明提供了一种1纳米多孔铜互连层结构，包括：

基材；

设置在基材上的金属凸起；

与设置在所述金属柱凸起表面的纳米多孔铜层；

所述纳米多孔铜层由铜合金层经酸溶液腐蚀形成。

优选的，所述纳米多孔铜层的厚度为1～100μm。

优选的，所述铜合金层为铜锡合金层和/或铜锌合金层。

优选的，所述铜锡合金层中锡的含量为铜锡合金层质量的10％～40％；所述铜锌合金层中锌的含量为铜锌合金层质量的10％～40％。

优选的，所述酸溶液选自硝酸、甲基磺酸、硫酸、草酸与醋酸中的一种或多种。

优选的，所述酸溶液中酸的浓度为5～20wt％。

优选的，所述纳米多孔层中孔隙的直径为20～200nm。

本发明还提供了一种纳米多孔铜互连层结构的制备方法，包括：

在设置在基材上的金属凸起上制备铜合金层，然后浸泡在酸溶液中进行腐蚀，得到纳米多孔铜互连层结构。

优选的，所述腐蚀至酸溶液中无明显气泡产生为止。

优选的，所述金属凸起由铜形成。