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高強度與低電阻率之電鍍奈米雙晶銅

陳智、呂佳凌、莊敬業、朱奕丞、曾志翰、李昱瑾

本團隊能夠使用直流電鍍來製備(111)奈米雙晶銅,具有極高的(111)優選方向。銅膜的表面幾乎都是(111)晶粒,因此其規則性僅次於單晶。電鍍銅技術已有數十年歷史,我們能電鍍出新的晶粒結構,有很高的創新性,受到國際頂尖科學期刊Science 336, 10072012)的肯定。(111)奈米雙晶銅膜有以下特性:1.高機械強度:其抗拉強度超過450MPa2.良好的熱穩定性:(111)奈米雙晶結構可以在300℃退火數小時後仍然穩定。3.當退火溫度超過400℃時,能轉變成超大晶粒的(100)銅膜。4.111)表面的銅膜,能將銅-銅直接接合的溫度從300℃降低至150℃。

因為直流電鍍與微電子業的製程相容,符合微電子業的製程要求(填孔性佳、電鍍速率快、成本低)。所以(111)奈米雙晶銅膜能應用於以下三個領域:1.高強度銅導線:應用於Fan-out InFo封裝技術中的銅導線。2.低電阻率/大晶粒銅導線的研發。3.低溫銅-銅直接接合技術研發:應用於Ultra-fine pitch<10μmCMOS image sensorCIS)。

我們突破了10年多來無法突破的瓶頸,將具有優選方向(111)之奈米雙晶銅直接接合的方式。因為(111)的擴散速率最快,因此能夠在150℃下接合並退火1h200℃下接合並退火0.5h後就可完成接合。

技術優勢
1. 掌握電鍍奈米雙晶銅之關鍵製程技術,將電鍍液加入添加劑,使銅具有平面結晶結構,以增加電鍍銅之強度與導電度,具技術突破性及市場競爭優勢,可廣泛應用於半導體工業,有助產業提升。
  • 學研新創獎 化工及材料開發組獲獎
  • 雙晶銅-銅直接接合
  • 生技產學創新技術發表會

陳智   
學歷 美國加州大學洛杉磯分校UCLA材料系博士  
現職 國立交通大學材料系教授兼奈米學士班主任 
經歷 國立交通大學材料系特聘教授
國立交通大學材料系教授
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