纳米线制备的键合与连接技术

纳米线似乎需要特殊的键合和连接技术从而实现可靠连接。然而令人惊讶的是，近乎传统的超声键合方法已经成功用于降低长1μm的CNT和金属电极间产生的接触电阻，数值达到8～24kΩ^[182]。然而，有一点是显然的，纳米线在电子封装中实现实际应用需要一些模式改变、新方法和新技术方案。但是金属纳米线已经达到了实际应用的程度：人们已经通过30nm镍纳米线制备了互连结构。镍纳米线通过AAO生成，并通过磁场作用被装配在相邻的连接板之间。在还原条件下，在对形成的连接进行退火处理后，连接的电阻值已经从10MΩ以上减少到大约800Ω^[183]。有人提出，垂直对齐的纳米线能应用在插焊胶衬片上^[184]，而且不同的研究团队已经独立地实现了这一应用^[185]。这里展示一项新技术，直接把纳米线装在倒装芯片的连接板上，这就不需要外力场来布置纳米线。这项技术已经成功地连接了金纳米菌苔模型结构^[66]（见图20.4）。

图20.4 通过倒装芯片键合原理对于装饰有夹层金线的表面（全金）的FIB分解

（100MPa样本的特写，在热处理之后的晶粒间扩散和接触形成）

注：在本图所示的压力和环境温度下键合，所有的比例尺为1μm。

再结晶现象（见后文）的不利影响，对于单根线的连接十分关键。再结晶显然可以通过一定办法消除，而且如果与夹层的纳米线整体一起应用，再结晶甚至有一定的应用价值。连接形成的基础奥斯特瓦尔德成熟（Ostwald Ripening），正如FIB/SEM分解所表示的一样（见图20.3和图20.4）。(www.xing528.com)

因此，微电子中建立的固相扩散键合技术能作为上述连接形成技术的补充，甚至可以在没有高压环境的情况下应用。

然而，金属间的扩散和腐蚀是影响独立纳米线间互连结构的关键因素。对于100nm独立金纳米线，人们比较了四种不同键合技术的实际可行性和有效性^[186]，并发现键合技术还需要更加深入的研究。

关于线和线之间的键合，比如金线之间或者Au-Ni-Au线之间的键合，已经可以把这些线连接起来，且在回流条件下焊合。电阻测量（光刻法形成的接触）的结果显示，直径为200nm的线能形成焊合接点。且各个接点的电阻从回流之前的106～300Ω减少到大约13Ω^[187]。

如果纳米线模板能直接在需要装饰纳米线的表面生成，则之前关于操纵纳米线和把纳米线连接到电极的讨论就变得多余了。最近，有人提出了一项直接在晶圆基板上生成纳米孔AAO位点的技术。而且，铜纳米线已经在这些AAO板上生产出来。因此人们提出，这项技术可用于在倒装芯片键合中实现纳米线与连接盘间的电气连接^[188，189]。毫无疑问，通过多金属纳米线实现的微互连结构对微间距的应用会大有作用。