第十五届全国表面工程青年学术会议

随着微电子器件向高集成度、低功耗和高可靠方向发展，传统粗晶铜及常规细晶铜在强度、电迁移可靠性与热稳定性方面的短板日益显现。纳米孪晶铜凭借其独特的高密度低能量孪晶界结构，在保持接近纯铜导电、导热水平的前提下，显著提升屈服强度、硬度以及服役可靠性，已成为面向新一代互连与封装技术的重要候选材料。本报告将围绕纳米孪晶铜在通讯电子中的“结构—性能—工艺—应用”全链条展开系统介绍。本报告的研究重点是解析纳米孪晶铜中位错—孪晶界相互作用、孪晶Hall–Petch效应及其反常行为等基础问题，说明为何纳米孪晶结构能够在纳米实现高强度与高延展性的协同。通过跨尺度表征与模拟，总结纳米孪晶界在塑性变形过程中既作为位错障碍，又可充当位错源和滑移通道的双重角色，从而为后续工艺设计提供理论依据。工艺方面，本报告聚焦电沉积制备纳米孪晶铜薄膜及厚镀层的关键技术路线，系统讨论电流波形、峰值电流密度、添加剂体系、溶液温度与pH等工艺参数对孪晶密度、{111}织构以及宏观力学性能的影响规律。重点展示在工业可行电镀体系下实现高体积分数纳米孪晶结构的策略，以及退火与应力消减过程中孪晶结构的演化行为和热稳定性边界。应用方面，报告涉及电沉积孪晶铜在三维集成电路TSV填充、Cu柱微凸点互连、高可靠再布线层和功率半导体封装界面材料等典型场景，突出纳米孪晶结构在多场耦合载荷下的优势。最后，本报告将展示华为公司部分对表面处理方面的需求和技术指标，希望和学界/业界一同，从产品角度出发，解决难题、推进技术产业化。