【產(chǎn)通社，5月13日訊】香港城市大學(xué)（cityU）官網(wǎng)消息，其在電子封裝技術(shù)上取得重大突破，成功開發(fā)出創(chuàng)新的納米晶（nanocrystalline, NC）銅材料，實(shí)現(xiàn)低溫直接銅對(duì)銅鍵合。這項(xiàng)技術(shù)可為先進(jìn)晶片設(shè)計(jì)開辟新的可能性，對(duì)許多下一代技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要。

城大系統(tǒng)工程學(xué)系馮憲平教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出一種可在低溫下進(jìn)行直接銅對(duì)銅（Copper-to-Copper, Cu-Cu）鍵合的納米晶銅材料。這種創(chuàng)新方法顯著降低了銅鍵合所需的熱能，同時(shí)保持優(yōu)異的鍵合品質(zhì)，有效解決了電子封裝領(lǐng)域長(zhǎng)期存在的技術(shù)難題。該技術(shù)對(duì)工業(yè)量產(chǎn)特別有價(jià)值，因?yàn)樗枰^少的熱量和時(shí)間就能形成可靠的鍵合。

這項(xiàng)研究成果最近發(fā)表在期刊 Nature Communications，題為“Nanocrystalline copper for direct copper-to-copper bonding with improved cross-interface formation at low thermal budget”。

使用納米晶銅進(jìn)行直接銅對(duì)銅鍵合是極具潛力的先進(jìn)電子封裝技術(shù)。然而，它面臨兩大挑戰(zhàn)。首先，納米晶銅有許多晶界，容易聚集雜質(zhì)，令晶粒難以在低溫下充分生長(zhǎng)。其次，在低溫退火過程中，晶粒僅在頂部表面生長(zhǎng)，無法在底部生長(zhǎng)，導(dǎo)致在底部銅種子層附近形成空隙。這些問題令制作高強(qiáng)度且可靠的鍵合變得更加困難。

為了克服這些挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)戰(zhàn)略性雙層設(shè)計(jì)，其中粗晶層作為雜質(zhì)匯集區(qū)，令雜質(zhì)擴(kuò)散可控，并防止在銅種子層附近形成空隙。

馮憲平教授解釋：「透過開發(fā)添加劑，我們能夠電鍍具有均勻納米晶粒尺寸和低雜質(zhì)的納米晶銅，使其能在低溫下實(shí)現(xiàn)快速的晶粒生長(zhǎng)。我們發(fā)現(xiàn)單一納米銅層對(duì)于銅對(duì)銅鍵合的整體效果不理想，因此提出一種雙層結(jié)構(gòu)，將納米銅層電鍍?cè)谝话愕拇志с~層之上�！�

在低溫下實(shí)現(xiàn)銅鍵合將促進(jìn)先進(jìn)晶片的設(shè)計(jì)。工程師可將不同類型的晶片（特別是對(duì)熱敏感的晶片）整合，實(shí)現(xiàn)更緊湊和更高密度的3D結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)突破可以促進(jìn)更復(fù)雜的異質(zhì)晶片堆迭封裝，對(duì)其他先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新至關(guān)重要，例如人工智慧（AI）、高性能運(yùn)算（HPC）、5G網(wǎng)絡(luò)以及擴(kuò)增/虛擬實(shí)境（AR/VR）等。展望未來，研究團(tuán)隊(duì)將與半導(dǎo)體制造商合作，將這種新型鍵合技術(shù)整合到現(xiàn)有的生產(chǎn)流程中，包括熱壓鍵合和混合鍵合等。

查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問官方網(wǎng)站http://www.cityu.edu.hk。（Lisa WU, 365PR Newswire）     （完）