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击穿法降低3D电子封装侧壁布线接触电阻的研究

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电子元件与材料 2024年第8期43卷 980-987页

作者：奚锐王旭王心语董显平李明上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 晟碟信息科技有限公司上海200241

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... 详细信息

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。

关键词： 3D封装侧壁布线互连界面铜氧化膜接触电阻击穿

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铝含量对铜镍电阻薄膜结构及电性能的影响

航空材料学报 2001年第2期21卷 34-38页

作者：董显平吴建生上海交通大学教育部高温材料及高温测试开放实验室上海200030

采用磁控溅射法制备了铝含量分别为 0wt% ,10wt% ,2 0wt% ,30wt %的CuNi系电阻薄膜 ,应用透射电镜(TEM )、X光衍射仪 (XRD)分析薄膜在热处理前后的晶化行为 ,结合X光电子能谱仪 (XPS)分析了膜层表面结构组成。结果表明 ,当未加入铝元素... 详细信息

采用磁控溅射法制备了铝含量分别为 0wt% ,10wt% ,2 0wt% ,30wt %的CuNi系电阻薄膜 ,应用透射电镜(TEM )、X光衍射仪 (XRD)分析薄膜在热处理前后的晶化行为 ,结合X光电子能谱仪 (XPS)分析了膜层表面结构组成。结果表明 ,当未加入铝元素时 ,溅射态CuNi薄膜析出孤岛状分布的CuNi晶化相 ;随着铝元素加入到一定量 ,CuNi薄膜将相继分解出链状分布的细小有序相 (Cu ,Ni) 9Al4 以及呈均匀连续状态的有序相 (Cu ,Ni)Al。经大气中退火处理 ,薄膜具有与溅射态相似的晶化相结构类型 ;未加入铝元素的退火态CuNi薄膜表面主要由疏松的氧化铜构成 ,而铝含量在 10wt%以上的CuNi薄膜表面主要由致密的三氧化二铝构成。随着薄膜中铝元素增多 ,CuNi薄膜电阻率呈下降趋势 ;铝含量为 10wt%～ 2 0wt %范围的CuNi薄膜具有最小的电阻温度系数值。随热处理温度提高 ,未含铝元素CuNi薄膜电阻率有增大倾向 ,电阻温度系数变化无一定规律 ;加至一定量铝元素的CuNi系薄膜电阻率随热处理温度的提高而减少。

关键词：铝含量铜镍电阻薄膜电性能磁控溅射法透射电镜 TEM X光衍射仪 XRD 晶化行为结构组成

新型Ni-Co基高温合金中平衡析出相的热力学研究

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金属学报 2010年第3期46卷 334-339页

作者：王衣孙锋董显平张澜庭单爱党上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

利用热力学计算软件JMatPro和相应的镍基高温合金数据库,研究了U720Li合金以及在此基础上研发的新型Ni-Co基高温合金的化学成分对平衡相的析出行为、加工性能和γ/γ′晶格错配度的影响.结果表明:Ti/Al值(原子比)的增加提高了合金中γ/... 详细信息

利用热力学计算软件JMatPro和相应的镍基高温合金数据库,研究了U720Li合金以及在此基础上研发的新型Ni-Co基高温合金的化学成分对平衡相的析出行为、加工性能和γ/γ′晶格错配度的影响.结果表明:Ti/Al值(原子比)的增加提高了合金中γ/γ′相的晶格错配度,γ′析出相的含量随Ti+Al含量(原子分数)的增加而增加.因此,增加Ti/Al值和Ti+Al含量能提高合金的高温强度.Co含量的升高可以拓宽合金的加工窗口,改善合金的加工能力,并且还可以增加合金γ/γ′相的晶格错配度,提高合金错配强化的效果.同时,Ti/Al值的增加促进合金中η相析出,而Co含量的增加具有抑制η相的效果.因此,在Co含量较高的Ni-Co基高温合金中,适当提高Ti含量,增加Ti/Al值对提高合金高温强度有利.

关键词： Ni-Co基高温合金热力学计算析出相错配度

氮元素对Cr-Si-Al电阻薄膜晶化行为及电性能的影响

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中国有色金属学报 2002年第4期12卷 668-672页

作者：董显平吴建生毛立忠上海交通大学材料科学与工程学院教育部高温材料及高温测试重点实验室上海200030

研究了Cr Si Al和Cr Si Al N两种薄膜的微观结构及电性能。结果表明 :溅射态非晶Cr Si Al和Cr Si Al N薄膜在加热到 70 0℃的过程中 ,将析出两种晶化相 ,即Cr(Al,Si) 2 和Si微晶相 ;氮元素加至Cr Si Al非晶膜中 ,将阻碍其中晶化相的形... 详细信息

研究了Cr Si Al和Cr Si Al N两种薄膜的微观结构及电性能。结果表明 :溅射态非晶Cr Si Al和Cr Si Al N薄膜在加热到 70 0℃的过程中 ,将析出两种晶化相 ,即Cr(Al,Si) 2 和Si微晶相 ;氮元素加至Cr Si Al非晶膜中 ,将阻碍其中晶化相的形核与长大 ;与Cr Si Al薄膜相比 ,Cr Si Al N薄膜欲获得较小电阻温度系数 (TCR)需要更高的退火温度 ;Cr Si Al N电阻膜具有更高的电学稳定性。

关键词： Cr-Si-Al电阻薄膜晶化氮电学稳定性

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反应磁控溅射法制备氧化铟锡钽薄膜

真空科学与技术学报 2010年第2期30卷 176-180页

作者：张波于波董显平常州机电职业技术学院常州213164 上海交通大学上海200240

利用掺锡氧化铟(ITO)靶和Ta2O5靶双靶共溅法制备了氧化铟锡钽(ITTO)薄膜,研究了在不同衬底温度和退火温度下ITTO薄膜的微结构和光电性能。ITTO薄膜具有更好的晶化程度和较低的表面粗糙度,不同的处理过程导致了晶面择优取向的转变。室温... 详细信息

利用掺锡氧化铟(ITO)靶和Ta2O5靶双靶共溅法制备了氧化铟锡钽(ITTO)薄膜,研究了在不同衬底温度和退火温度下ITTO薄膜的微结构和光电性能。ITTO薄膜具有更好的晶化程度和较低的表面粗糙度,不同的处理过程导致了晶面择优取向的转变。室温下制备的ITTO薄膜展示了较好的光电性能,提高衬底温度和合理的退火处理可以显著地提高薄膜的光电特性。载流子浓度对于近红外反射、近紫外吸收和光学禁带宽度具有重要的影响。ITTO薄膜具有较宽的光学禁带宽度。在优化制备条件下,可以获得方阻10～20Ω/□、可见光透过率大于85%以及光学禁带宽度大于4.0eV的ITTO薄膜。

关键词：薄膜磁控溅射衬底温度退火温度

Cr-Si-Ni电阻薄膜在酸碱溶液环境中的电学稳定性

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中国有色金属学报 2006年第1期16卷 147-152页

作者：张玉勤董显平吴建生上海交通大学材料科学与工程学院教育部高温材料及测试重点实验室上海200030

采用磁控溅射方法制备了Cr-Si-Ni电阻薄膜,研究了薄膜在模拟酸性(0.1 mol/L HCl)和碱性(0.1 mol/L NaOH)溶液环境中的电学稳定性和长期使用可靠性。结果表明:在室温(25℃)时,500℃热处理后的纳米晶结构薄膜在酸性溶液环境中比在碱性溶... 详细信息

采用磁控溅射方法制备了Cr-Si-Ni电阻薄膜,研究了薄膜在模拟酸性(0.1 mol/L HCl)和碱性(0.1 mol/L NaOH)溶液环境中的电学稳定性和长期使用可靠性。结果表明:在室温(25℃)时,500℃热处理后的纳米晶结构薄膜在酸性溶液环境中比在碱性溶液环境中具有更优异的电学稳定性和长期使用可靠性。在酸碱两种溶液中浸泡240 h后,薄膜试样的相对电阻变化(ΔR/R)分别为0.96%和3.31%。电化学实验和AES表面成分分析表明,在酸碱两种溶液中薄膜表面都能够形成致密稳定的SiO2保护层,而且酸性环境形成的钝化膜比碱性环境形成的钝化膜具有更好的腐蚀保护作用。

关键词：电阻薄膜电学稳定性相对电阻变化腐蚀行为

(Cr-Si-Ni)/Si薄膜的微观结构和电阻率

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中国有色金属学报 2005年第5期15卷 746-750页

作者：张玉勤董显平吴建生上海交通大学材料科学与工程学院教育部高温材料及测试重点实验室上海200030

采用磁控溅射方法在Si(100)基底上制备了CrSiNi电阻薄膜,研究了不同温度退火时薄膜微观结构的转变过程以及对电阻率的影响。结果表明薄膜在溅射态和低于300℃热处理时为非晶态;退火温度高于300℃以后,薄膜中析出CrSi2晶化相;当退火温度... 详细信息

采用磁控溅射方法在Si(100)基底上制备了CrSiNi电阻薄膜,研究了不同温度退火时薄膜微观结构的转变过程以及对电阻率的影响。结果表明薄膜在溅射态和低于300℃热处理时为非晶态;退火温度高于300℃以后,薄膜中析出CrSi2晶化相;当退火温度达到600℃时,薄膜中还有少量多晶Si相析出,同时在薄膜与基底界面处还发生了原子的相互扩散;CrSi2晶化相成“岛”状结构,弥散分布在非晶绝缘基底上;薄膜室温电阻率随着退火温度的上升,呈先上升、后下降趋势;薄膜电阻率随退火温度的变化行为与薄膜微观结构的变化以及界面扩散有关。

关键词：电阻薄膜 Si基底微观结构界面扩散电阻率

Cr-Si-Ni-N电阻薄膜的晶化与氧化特性

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功能材料 2002年第5期33卷 528-531页

作者：董显平吴建生毛立忠上海交通大学材料学院

在PN2 PAr2 分压比分别为 0 %、2 .5 %、5 %、10 %的溅射气氛中制备了不同氮含量的Cr Si Ni N薄膜 ,并研究了薄膜在热处理过程中的晶化、氧化行为以及电性能变化。结果表明 ,非晶Cr Si Ni N薄膜在加热过程中 ,将析出晶化相CrSi2 ;随薄... 详细信息

在PN2 PAr2 分压比分别为 0 %、2 .5 %、5 %、10 %的溅射气氛中制备了不同氮含量的Cr Si Ni N薄膜 ,并研究了薄膜在热处理过程中的晶化、氧化行为以及电性能变化。结果表明 ,非晶Cr Si Ni N薄膜在加热过程中 ,将析出晶化相CrSi2 ;随薄膜中氮含量增加 ,晶化相的形核与长大减缓 ,然而 ,薄膜的抗氧化能力得到提高。与低氮含量Cr Si Ni N薄膜相比 ,高氮含量Cr Si Ni N薄膜的电阻值在热处理过程中变化较小、欲获得较小电阻温度系数 (TCR)需要更高的退火温度。

关键词： Cr-Si-Ni-N电阻薄膜晶化氧化电性能电阻器

Cr掺杂对Cu/Si(100)薄膜体系的微观结构及电阻率的影响

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中国有色金属学报 2007年第12期17卷 1916-1921页

作者：王新建刘嘉聪洪波姜传海董显平上海交通大学材料科学与工程学院教育部高温材料及测试重点实验室上海200240

利用简易合金靶在Si（100）衬底磁控溅射制备Cu、Cu-1．19％Cr和Cu-2，18％Cr薄膜，研究Cr对Cu薄膜在300-500℃真空退火前后的结构和电阻率的影响。X射线衍射分析表明：Cu及Cu（Cr）薄膜均呈现Cu（111）和Cu（200）衍射峰，并且Cu（Cr... 详细信息

利用简易合金靶在Si（100）衬底磁控溅射制备Cu、Cu-1．19％Cr和Cu-2，18％Cr薄膜，研究Cr对Cu薄膜在300-500℃真空退火前后的结构和电阻率的影响。X射线衍射分析表明：Cu及Cu（Cr）薄膜均呈现Cu（111）和Cu（200）衍射峰，并且Cu（Cr）薄膜一直保持较强的（111）织构。原子力显微分析表明：Cu薄膜在500℃退火时，薄膜与硅基底发生明显的互扩散，薄膜表面的致密度及平整度下降：而Cu（Cr）薄膜在退火时保持较高的致密度，Cr显著提高Cu／Si薄膜体系的热稳定性。Cu（Cr）薄膜的电阻率随温度升高先减小而后增加，在400℃及500℃退火30min后分别达到最小值2．76μΩ·cm和2．97μΩ·cm，与纯Cu膜相近（2．55μΩ·cm）。Cu（Cr）薄膜退火电阻率的大幅度减小与薄膜晶粒尺寸的增加以及Cr的扩散有关。适量的Cr掺杂和合理的退火工艺使得Cu（Cr）合金薄膜在高温互连材料方面具有很大的应用前景。

关键词： Cu(Cr)薄膜织构热稳定性电阻率