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随着IC向着高密度化、高速化和微细化的发展，传统的铝互连已经不能满足要求，取而代之的是铜互连技术，即铜芯片技术。铜互连可以提高芯片的集成度，提高时钟频率和降低功率损耗，并具有更高的可靠性。但铜芯片应用中出现了一些问题亟待解决，其中以易氧化而难以进行引线键合的问题尤为突出。 本文设计制备了两种铜芯片纳米薄膜金属化层，即蒸镀Si/Ti-Cu-Ag薄膜结构和溅射Cu/TiN-Ag薄膜结构，来提高铜芯片的抗氧化性能和超声键合性能。并对两种薄膜结构的形貌、相、成分等进行表征，以及对它们的超声键合性能和抗氧化性能进行测试，优选出较优的铜芯片纳米薄膜结构，阐述它们提高键合性能的机理。 研究结果表明：采用电子束蒸镀方法制备的Si/Ti-Cu-Ag结构与磁控溅射方法制备的Cu/TiN-Ag结构，膜层厚度均匀，表面粗糙度小(分别为3.3nm和2.5nm)。XRD分析显示蒸镀Si/Ti-Cu-Ag结构表面Ag膜以(111)晶面择优取向，平均晶粒尺寸为38nm，溅射Cu/TiN-Ag结构表面Ag膜(111)择优取向程度低，平均晶粒尺寸为20nm，膜层中TiN主要以非晶态存在。基于量子化学理论计算表明，溅射法制备的表面Ag层具有较蒸镀结构更高的比表面能，表面原子具有更高的活性。蒸镀Si/Ti-Cu-Ag结构具有较好的键合性能，在常温和150℃时都达到了98％的键合能力，剪切断裂主要发生在Cu、Ag之间的界面处。溅射Cu/60nmTiN-Ag结构在室温与180℃之间Au丝键合，键合能力和剪切强度都随着键合温度的升高而增大，其中Cu/60nmTiN-120nmAg结构性能最优。溅射Cu/TiN-Ag结构剪切强度较低的Au丝焊点，其剪切断裂处主要发生在TiN层和Ag层的界面处，剪切强度较高的焊点有效键合处剪切断裂主要发生在Ag层。在空气中150℃储存30分钟后，蒸镀Si/Ti-Cu-Ag结构表面铜元素含量从高温存储前的8.1at.%增长到了28.9at.%，并且扩散到表面的铜元素已经被大部分氧化。相同试验条件下，溅射单层Ag膜结构表面Cu元素含量为26at.%，而相同膜层厚度的溅射Cu/TiN-Ag结构表面Cu元素含量只有3.7at.%，表明TiN层对Cu原子的扩散具有很好的阻挡作用。