[發明專利]納米雙晶銅金屬層及其制備方法及包含其的基板

在審

• 申請號: 202011140407.6
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112921370A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 白志虹;陳耀宗;陳宗詮;鐘時俊
• 申請（專利權）人: 添鴻科技股份有限公司
• 主分類號: C25D5/18
• 分類號: C25D5/18;C25D3/38;C25D21/10;H01L23/498;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 劉歌

本發明提供一種納米雙晶銅層，其50％以上的體積包括多個柱狀晶粒，該多個柱狀晶粒彼此間互相連接，至少70％的該多個柱狀晶粒由多個納米雙晶沿著[111]晶軸方向堆疊而成，且相鄰的該多個柱狀晶粒間的夾角大于20度且小于或等于60度。此外，本發明還提供前述納米雙晶銅層的制備方法及包含前述納米雙晶銅層的基板。

技術領域

本發明關于一種納米雙晶銅金屬層、其制備方法及包含其的基板，特別指一種晶粒特殊排列的納米雙晶銅金屬層、其制備方法及包含其的基板。

背景技術

電子組件的可靠度主要是取決于導線的抗電遷移能力(anti-electromigrationability)。目前的研究中，其中一種能夠提高導線的抗電遷移能力的方法，是在導線結構中添加納米雙晶金屬結構。如此，當金屬原子沿著電子流動的方向產生電遷移時，由于納米雙晶金屬結構的雙晶晶界能夠推遲電遷移的金屬原子的流失速度，因此可以降低導線中空孔的形成速率，直接地改善電子組件的使用壽命。也就是說，導線結構中含有越多納米雙晶金屬結構，導線的抗電遷移能力就會越高。

在目前的納米雙晶銅結構中，納米雙晶晶粒多為由基板垂直成長的柱狀晶粒。雖然此種納米雙晶銅結構已有良好的特性，但若能提供一種新穎的納米雙晶銅結構，其能展現有別于目前納米雙晶銅結構的其他特性，則可提供電子組件的另一選擇。

發明內容

本發明關于一種納米雙晶銅金屬層、其制備方法及包含其的基板，其中納米雙晶銅金屬層具有較佳的伸長率，可大幅提升使用納米雙晶銅金屬層的電子產品的可靠度。

本發明提供一種納米雙晶銅層，其50％以上的體積包括多個柱狀晶粒，該多個柱狀晶粒彼此間互相連接，至少70％的該多個柱狀晶粒由多個納米雙晶沿著[111]晶軸方向堆疊而成，且相鄰的該多個柱狀晶粒間的夾角大于20度且小于或等于60度。

在現有的(111)柱狀晶粒納米雙晶銅層中，相鄰柱狀晶粒間的夾角多約為0度。在本發明所提供的新穎納米雙晶銅層中，相鄰柱狀晶粒間的夾角可大于20度且小于或等于60度，而與現有的納米雙晶銅層結構不同。此外，經實驗證實，當相鄰柱狀晶粒間的夾角大于20度且小于或等于60度時，納米雙晶銅層的伸長率較相鄰柱狀晶粒間的夾角約為0度的納米雙晶銅層要更好。因此，本發明的納米雙晶銅層除了保有現有的納米雙晶銅層(即相鄰柱狀晶粒間的夾角約為0度的納米雙晶銅層)的優異抗電遷移特性以及機械性質外，更具有較佳的伸長率；故本發明的納米雙晶銅層的應用領域將更為廣泛。

在本發明中，至少70％的柱狀晶粒具有一縱向軸(longitude axis)，其中縱向軸為納米雙晶的堆疊方向(即成長方向)，納米雙晶銅金屬層具有一厚度方向，厚度方向為垂直納米雙晶銅金屬層的表面。其中，柱狀晶粒的[111]晶軸與縱向軸夾角為大于或等于0度至小于或等于20度；換言之，柱狀晶粒的[111]晶軸與納米雙晶的堆疊方向(即成長方向)的夾角為大于或等于0度至小于或等于20度。此外，柱狀晶粒的縱向軸的方向與納米雙晶銅金屬層的厚度方向的夾角大于20度且小于或等于60度。在本發明的一實施例中，柱狀晶粒的[111]晶軸與納米雙晶的堆疊方向(即成長方向)的夾角實質上約為0度。

在本發明中，納米雙晶銅金屬層的厚度可依據需求進行調整。在本發明的一實施例中，納米雙晶銅金屬層的厚度可介于0.1μm至500μm之間。在本發明的另一實施例中，納米雙晶銅金屬層的厚度可介于0.8μm至200μm之間。在本發明的再一實施例中，納米雙晶銅金屬層的厚度可介于1μm至20μm之間。然而，本發明并不僅限于此。

在本發明中，納米雙晶銅金屬層中的至少70％的柱狀晶粒由多個納米雙晶堆疊而成。在本發明的一實施例中，納米雙晶銅金屬層中的至少90％的柱狀晶粒由多個納米雙晶堆疊而成。在本發明的另一實施例中，納米雙晶銅金屬層中的每一柱狀晶粒由多個納米雙晶堆疊而成。