随着芯片的特征尺寸逐渐趋近物理极限,三维集成与封装技术将担负起未来发展的重任,并有望打破目前的技术瓶颈,使得摩尔定律得以延续。三维集成与封装技术还可降低成本,实现多种芯片集成,减小互连延迟和功耗。三维片上系统(SOC,System on Chip)、TSV(through silicon via)三维叠层封装以及封装体三维叠层是当前三维集成与封装技术研究的三大方向。其中TSV三维叠层封装在工艺中较易实现并能满足高密度高性能需求。键合技术是实现三维叠层的关键技术之一。在直接氧化物键合、金属/焊料微凸点键合和黏着键合等键合方式中,金属/焊料微凸点键合因采用金属或合金材料从而可以担负电气互连、散热以及结构支撑等功能,是键合技术的重中之重。高密度的微凸点是实现金属/焊料微凸点键合的基础。本文研究了高密度铜微凸点电沉积制备工艺,并以此为基础制备了铜凸点/阻挡层/金属软层结构,将其应用于一种基于镍纳米针阵列的低温固态互连技术中。通过润湿角测试、SEM观察、表面张力测试研究了影响微凸点制备的镀铜液润湿行为,其结果表明:仅凭借毛细作用,镀液无法润湿需要电沉积的光刻微孔;而一切有利于在镀液与相关材料接触界面形成气核,有利于促使微气泡在气核处形成长大而后排出的各种因素均可促进镀液在微孔中的润湿进程,再结合毛细作用即可保证镀液完全润湿微孔从而制备出体积均匀、无缺陷微凸点。基于镀铜液润湿行为的研究,确定了镀液的成分并制定了可行的铜微凸点制备工艺流程。在此基础上,借助XRD、AFM、SEM研究了电流密度、沉积时间这两个主要工艺参数对铜凸点晶粒取向、表面形貌和粗糙度的影响。对键合样品的截面观察以及表面活化键合样品的剪切应力测试证实了新型互连技术的可行性,为今后对关键影响因素的优化与控制,深入研究该互连技术创造了条件。