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电场赋能：微纳Ag互连的各向异性热熔新探索

引言

在当今科技飞速发展的时代，集成电路作为现代电子技术的核心，广泛应用于计算机、通讯、汽车、家电等各个领域，成为现代信息产业的重要基石。自20世纪50年代集成电路诞生以来，经过数十年的发展，其技术不断革新，集成度越来越高，尺寸越来越小，性能也得到了极大提升。从最初的小规模集成电路到如今的大规模、超大规模集成电路，集成电路的发展历程见证了人类科技的巨大进步。

随着集成电路技术的迅猛发展，微电子器件的生产对图形转移技术的工艺要求愈发严苛。纳米压印技术作为一种高分辨率、高产量、低成本的图形转移技术，应运而生并展现出巨大的应用前景。该技术通过物理压印的方式，将模板上的微纳结构直接转移到待加工材料上，类似于盖章的过程，能够实现高精度的图形复制。在半导体器件制造中，纳米压印技术可用于制造高密度存储器、微机电系统（MEMS）等，能够有效提高器件的性能和集成度；在生物医学领域，可应用于制备生物传感器、微流控芯片等，为生物分子的高灵敏度检测提供了有力手段；在光学领域，可用于制造纳米级光学元件，如超构表面、超薄光学滤波器等，实现高性能的光子学应用。

基于假塑性金属流体的纳米压印技术在制备金属银互连线方面具有独特优势。然而，压印后得到的银线条存在诸多问题，结构疏松且内部存在大量溶剂，这严重影响了其导电性，使其无法满足实际应用的需求。为解决这一问题，通常需要对压印后的银线条进行后续的热处理工艺，通过加热使银颗粒之间发生热熔扩散，从而使银线条更加致密，提高其导电性。但在实际操作中发现，热处理后银互连线会发生各向同性收缩，这会导致作为关键工艺参数的特征线宽受到影响，进而影响整个微电子器件的性能和稳定性。

为了克服这些问题，研究人员开始探索新的方法来优化银互连线的制备过程。其中，电场调控作为一种有效的手段，逐渐受到广泛关注。在银互连线烧结过程中施加静电场和交变电场辅助调控，能够改变银颗粒的运动和扩散行为，从而实现银互连线更好的热熔扩散效果。静电场可以使银颗粒在电场力的作用下发生定向移动，促进颗粒之间的接触和融合；交变电场则可以通过周期性的电场变化，激发银颗粒的振动和转动，增加颗粒的活性，进一步提高热熔扩散的效率。通过合理调控电场的参数，如电场强度、频率等，可以实现对银互连线结构和性能的精确控制，获得更大的Z向收缩率，使银互连线在垂直方向上更加致密；降低银互连线的电阻，提高其导电性能；改善银互连线的表面形貌，使其更加光滑平整，从而提高整个微电子器件的性能和可靠性。因此，深入研究电场调控的各向异性热熔制备微纳Ag互连具有重要的理论意义和实际应用价值，有望为集成电路技术的发展提供新的思路和方法。

纳米压印技术与金属互连技术

纳米压印技术的实现方式

纳米压印技术作为一种前沿的微纳加工技术，其实现方式丰富多样，每种方式都有其独特的原理、特点及应用场景。热压印技术是纳米压印技术的重要分支之一，它以热塑性材料为中间层，在加工时，先在待加工表面覆盖热塑性材料，接着将带有特定形状和尺寸的模板压于其上。在加热条件下，热塑性材料软化变形，紧密贴合模板的形状和结构。待冷却后，热塑性材料硬化，稳定保持模板的形状结构，从而成功复制出纳米级图案和结构。热压印技术能够用于制作高精度的电子线路，在半导体制造中，可通过热压印将复杂的电路图案精确地复制到基底材料上，为实现更高集成度的芯片奠定基础。但热压印也存在一些局限性，它需要高温高压的环境，这不仅对设备要求较高，增加了生产成本，而且在高温高压下，材料容易出现过度流动或损伤的情况，影响图案的精度和质量。

紫外纳米压印技术则是利用光敏材料作为中间层，在加工过程中，先在待加工表面覆盖光敏材料，再将模板压在光敏材料上，通过紫外线照射，使光敏材料固化，进而复制出模板的形状和结构。该技术在光电子器件制造领域应用广泛，例如制造发光二极管（LED）时，利用紫外纳米压印技术可以在LED表面制作出纳米级的微结构，这些微结构能够增强光的提取效率，提高LED的发光性能；在制造有机发光二极管（OLED）时，通过紫外纳米压印技术制作的纳米图案可以改善OLED的发光均匀性和效率。与热压印相比，紫外纳米压印具有显著优势，它无需高温高压，大大降低了对设备的要求和生产成本，而且固化速度快，能够提高生产效率，同时，固化后的图案稳定性和耐久性更好。但紫外纳米压印也有一定的限制，它需要在无尘环境中操作，这增加了生产的复杂性和成本。

激光辅助纳米压印技术是借助激光的能量来实现纳米级图案的复制。在压印过程中，激光照射模板或待加工材料，使材料局部升温，从而降低材料的粘度，提高材料的流动性，使得模板上的图案能够更精确地转移到材料上。激光辅助纳米压印技术在制造微纳光学元件方面具有独特优势，例如制造超构表面时，超构表面