本发明涉及三维集成封装，尤其涉及一种cu-cu低温键合方法。
背景技术：
1、随着人工智能、5g、航空航天、新能源汽车等新兴领域的迅猛发展，半导体器件不断向着集成化、小型化、多功能化及耐高压、耐高温、高频率和高功率等方向发展。针对高密度、高可靠性三维集成封装挑战，人们提出cu-cu键合技术。cu-cu键合避免了sn元素的使用，在键合过程中全程保持固态，无软钎焊的外溢问题，可实现窄节距互连；同时，铜相对于锡具有更佳的导电、导热性能，良好的抗电迁移能力和热机械可靠性。因此，cu-cu键合技术是实现三维集成电路互连和芯片堆叠的关键技术，也是实现器件集成化和微型化的重要技术手段，直接影响着三维集成电路和器件封装的发展前景，具有重要的研究价值和意义。
2、近年来，低温cu-cu键合技术研究主要集中在纳米铜/银膏低温键合及cu-cu直接键合两个方向。金属纳米材料的熔点随粒径减小而降低，能在远低于块体材料熔点的温度下实现充分扩散和烧结，在一定程度上可满足低温键合和高温服役的封装目标。但是，纳米铜/银膏制备复杂，价格高昂；纳米铜表面活性极高，在空气中自发氧化形成的表面氧化物会严重阻碍铜的扩散和烧结，而纳米银虽相对惰性，但抗电迁移性差；纳米铜/银烧结存在一定孔隙，影响导电、导热等性能。以上不足制约了纳米铜/银膏在大功率三维集成封装领域的应用。
3、cu-cu直接键合是指cu凸点与cu凸点间无需任何中间层的直接紧密贴合的工艺过程。在热压作用下，键合界面cu原子的扩散速率和接触面积增大，充分扩散后形成cu-cu键合结构。由于无中间层存在，cu-cu直接键合为芯片间提供了最本质的互连结构，具有抗电迁移性强、信号延迟短、电流密度高和热膨胀系数匹配等优势。然而，cu-cu直接键合同样面对表面易氧化及铜原子相互扩散慢的问题，键合温度和压力过高(>350℃和>20mpa)极易对芯片造成热损伤和机械损伤，严重制约着芯片性能和使用寿命。
4、因此，需要提供一种新的cu-cu低温键合方法，避免氧化层的干扰，促进铜的扩散。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种cu-cu低温键合方法，通过表面处理在铜表面引入含能化合物，形成防氧化保护层，利用含能化合物在cu-cu键合时分解、放热的特性，促进了铜原子的扩散，且键合界面无杂质元素残留。
2、本发明提供如下技术方案：
3、本发明提供一种cu-cu低温键合方法，所述方法为对铜片表面进行前处理以在铜片表面引入一层含能化合物，将两片处理后的铜片在一定温度和压力条件下进行对中键合。
4、进一步地，前处理包括步骤：配制电解液，在通电条件下，在铜片表面电解沉积形成含能化合物。
5、进一步地，所述含能化合物为叠氮化铜、叠氮化亚铜或两者的混合物。
6、进一步地，所述电解液为含叠氮盐的溶液，优选为叠氮化钠或叠氮化钾。
7、进一步地，所述电解液浓度为0.001-10mol/l。
8、进一步地，电流密度为0.01-10a/dm2，电解时间为0.1-200min。
9、进一步地，所述键合温度为100-350℃，键合压力为0.1-100mpa。
10、本发明具有以下有益效果：
11、本发明通过表面处理利用电化学反应使铜表面沉积一层叠氮化铜、叠氮化亚铜或其混合物，形成防氧化保护层，在键合过程中利用叠氮化铜、叠氮化亚铜或其混合物的高活性、易分解的特点，使其在低温、低压的条件下完全分解为氮气及高活性金属铜，达到键合后铜层无杂元素残留的目的，同时其分解产生大量的热，通过局部热效应大大促进键合界面铜原子的扩散，促进键合的完成。
1.一种cu-cu低温键合方法，其特征在于，所述方法为对铜片表面进行前处理以在铜片表面引入一层含能化合物，将两片处理后的铜片在一定温度和压力条件下进行对中键合。
2.如权利要求1所述的cu-cu低温键合方法，其特征在于：所述前处理包括步骤：配制电解液，在通电条件下，在铜片表面电解沉积形成含能化合物。
3.如权利要求2所述的cu-cu低温键合方法，其特征在于：所述含能化合物为叠氮化铜、叠氮化亚铜或其混合物。
4.如权利要求2所述的cu-cu低温键合方法，其特征在于：所述电解液为含叠氮盐的溶液。
5.如权利要求2所述的cu-cu低温键合方法，其特征在于：所述电解液浓度为0.001-10mol/l。
6.如权利要求2所述的cu-cu低温键合方法，其特征在于：电流密度为0.01-10a/dm2，电解时间为0.1-200min。
7.如权利要求1所述的cu-cu低温键合方法，其特征在于：所述键合温度为100-350℃，键合压力为0.1-100mpa。
