В Гонконгском городском университете создана технология производства нанокристаллической меди для соединения медных деталей при низких температурах. Это открывает новые перспективы в разработке современных микрочипов.
Группа под руководством профессора Шьен-Пин Фэна из Департамента системной инженерии разработала нанокристаллический медный материал, обеспечивающий качественное соединение при более низких температурах по сравнению с традиционными методами. Результаты исследования представлены в журнале Nature Communications.
Применение нанокристаллической меди для прямого соединения долгое время считалось перспективным направлением, но существовали две серьезные проблемы. Во-первых, материал содержал множество межзёренных границ, где накапливались примеси, препятствующие росту зёрен при низких температурах. Во-вторых, при осторожном нагреве нанокристаллические зёрна росли только на верхней поверхности, что приводило к образованию пустот у нижнего слоя меди.
Ученые решили эти сложности, создав двухуровневую конструкцию. Крупнозернистый слой служит «ловушкой» для примесей, позволяя контролировать их распространение и препятствуя образованию пустот.
Наши разработчики создали добавки, которые позволяют осаждать нанокристаллическую медь с однородными размерами нанозёрен и низким содержанием примесей электрохимическим способом. Такая технология обеспечивает быстрый рост зёрен при низких температурах, отмечает профессор Фэн.
Соединение меди при низких температурах открывает новые возможности для проектирования современных чипов. Инженеры смогут объединять различные типы микросхем, особенно чувствительные к нагреву, в компактные трёхмерные структуры высокой плотности. Это достижение важно для развития искусственного интеллекта, высокопроизводительных вычислений, сетей 5G и систем дополненной/виртуальной реальности.
Команда сотрудничает с производителями полупроводников по внедрению новой технологии соединения в действующие производственные процессы, такие как термокомпрессионная и гибридная пайка.