Прямое соединение медных элементов при низкотемпературных условиях: революция в создании микрочипов

В Городском университете Гонконга была разработана инновационная технология создания нанокристаллической меди, которая позволяет напрямую соединять медные детали при пониженных температурах. Это достижение открывает перед учеными новые горизонты в разработке современных микрочипов.

Под руководством профессора Шьен-Пин Фэна из Департамента системной инженерии исследовательская группа успешно создала нанокристаллический медный материал, который обеспечивает надежное соединение при более низких температурах по сравнению с традиционными методами. Результаты работы были опубликованы в престижном научном журнале Nature Communications.

Потенциал использования нанокристаллической меди для непосредственного соединения давно привлекает внимание ученых, однако были две значительные проблемы. Во-первых, материал обладал множеством межзёренных границ, где накапливались примеси, мешающие росту зерен при низких температурах. Во-вторых, при осторожном нагревании нанокристаллы увеличивались лишь на верхней поверхности, что вызывало образование пустот в нижнем медном слое.

Исследователи решили эти задачи, создав стратегическую двухслойную конструкцию. В ней слой с крупными зернами действует как «ловушка» для примесей, что позволяет контролировать их диффузию и предотвращает образование пустот.

«Наша разработка добавок позволяет электрохимически осаждать нанокристаллическую медь с однородными размерами зерен и низким содержанием примесей, что способствует быстрому росту зерен при пониженных температурах», — объясняет профессор Фэн.

Способность соединять медные компоненты при низких температурах открывает новые перспективы для проектирования современных микрочипов. Инженеры способны интегрировать различные виды микросхем, особенно те, что чувствительны к нагреву, в компактные трехмерные структуры высокой плотности. Данный прорыв оказывает значительное влияние на развитие сфер искусственного интеллекта, высокопроизводительных вычислений, сетей 5G и систем дополненной и виртуальной реальности.

В настоящее время команда сотрудничает с производителями полупроводников, чтобы внедрить новую технологию соединения в существующие производственные процессы, включая термокомпрессионную и гибридную пайку.

Источник: iXBT