与传统的硅基器件相比,以SiC、Ga N为代表的大功率半导体器件具有更低的功率损耗、更高的效率和更高的热导率等优点。且随着半导体功率的提升,对键合材料的耐高温要求也越来越苛刻。金属Cu颗粒凭借其优越的电学及热学性能、良好的抗电迁移性能和较高的性价比,作为低温连接材料获得了较大的发展潜力。但Cu表面易生成的Cu O或Cu2O增加其低温键合的难度。本文主要针对微米Cu的氧化及低温烧结难题,开发微米Cu浆料的低温原位还原烧结技术,为第三代半导体器件的可靠封装提供解决方案。使用丙三醇与抗坏血酸作为还原剂制备微米Cu浆料,分别为浆料Gl（含丙三醇）、浆料As A+Gl（含丙三醇+抗坏血酸）及浆料diluent（不含还原剂）。通过对浆料进行热行为分析与烧结试验发现,两种还原剂的添加均可以有效降低微米Cu的烧结温度并提高互连结构的力学性能及烧结组织致密度。制备的还原性微米Cu浆料Gl与浆料As A+Gl,通过原位还原烧结方式,可以有效解决了Cu颗粒氧化造成的低温烧结微米Cu的难题,即Cu颗粒表面氧化物的存在表面原子扩散的阻碍和对性能的恶化。结果发现,强还原剂抗坏血酸的添加,使得浆料As A+Gl在不同烧结压力下得到的互连结构的孔隙率、剪切强度、烧结组织热导率均高于浆料Gl。在250℃、10 min、20 MPa的烧结条件下,浆料As A+Gl得到的互连结构剪切强度与烧结组织组织热导率分别为50.1 MPa、103.4W/（m·K）。通过对Cu颗粒的预氧化处理,对比颗粒氧化前后的微观形貌,初始Cu颗粒存在轻微氧化现象,产生微量Cu2O以厚度小于2 nm的薄膜形式存在于颗粒表面。在90℃空气环境中的预氧化条件下保存2 h的Cu颗粒,氧化反应产物Cu2O含量增加,以直径约为15 nm的颗粒形式分布于颗粒表面。对其烧结性能进行研究发现,预氧化Cu颗粒所制备的浆料Gl+oxidized在不同烧结条件下经原位还原烧结,得到的烧结组织及界面致密化连接、互连结构剪切强度、烧结组织热导率,均高于初始Cu颗粒所制备浆料Gl。浆料Gl+oxidized中Cu颗粒表面的Cu2O纳米颗粒在烧结过程中,经原位还原反应后,生成纳米Cu颗粒,存在于烧结组织中,使整体能量提高,加快烧结反应速率。在烧结温度为250℃、烧结压力为20 MPa、烧结时间为15 min的条件下,得到的互连结构剪切强度及烧结组织热导率分别为55.7 MPa、94.2 W/（m·K）。通过温度循环试验对氧化后颗粒所制备微米Cu浆料的可靠性进行研究,随循环周期的增加,互连结构剪切强度逐渐降低,断面处出现许多凸起的Cu的氧化物颗粒,是导致互连结构失效的主要原因。当循环周期为300即600 h时,互连结构强度仍大于20 MPa,符合应用要求。