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随着集成电路集成度的不断提高和芯片特征尺寸的不断减小，封装工艺不断改进和发展，互连焊点的尺寸也随着封装密度的提高而不断减少。铜柱凸点由于具有良好的凸点间距一致性、抗电迁移性、散热等诸多显著优点，引起了业界人员的广泛关注。铜柱凸点被认为可代替传统的焊球微凸点，用于细节距高深宽比的高密度封装技术中。 基板取向对金属间化合物的形核和生长有显著影响，不同取向的基板上形成的金属间化合物形貌、厚度及取向各不相同。但目前关于基板取向对IMC的影响的研究多用单晶基板，但单晶基板的制作不易、成本高昂，且实际应用中多用多晶基板。另，随着电子产品日益高集成化和高性能化，凸点的尺寸都越来越小，明确焊料层厚度(焊料体积)对界面金属间化合物生长的影响有着深刻的意义。 本文采用两种不同取向的Cu——具有明显（200）取向的Cu基板（本文中简写为（200）Cu）和具有明显（220）取向的电镀铜层（本文中简称为（220）Cu）。本文利用多层电镀法的思想，制备 Sn-3.5Ag焊料。本文通过观察和研究 Cu/Sn和Cu/Sn-3.5Ag的界面反应、IMCs top-view形貌、cross-sectional形貌，系统研究了基板织构取向对Cu-Sn IMCs生长的影响。同时，本文研究不同厚度的Sn或Sn-3.5Ag层与Cu发生的反应，明确焊料层厚度对于Cu-Sn IMCs生长的影响。 全文主要结论如下： （1）不同取向的Cu基板与纯Sn反应所形成的IMC形貌有明显差异。250℃回流10s，(200) Cu/ Sn界面反应生成长条棱柱状η相Cu6Sn5，晶粒根部有内凹缺陷，相邻晶粒的根部内凹缺陷组成“莲花状”的圆坑缺陷；对于(220) Cu/ Sn界面的η相Cu6Sn5晶粒则呈带有小平面的扇贝状，无“莲花状”的圆坑缺陷出现。经150℃时效，棱柱状和扇贝状的η相Cu6Sn5晶粒均向颗粒状转变，晶粒明显长大，(200) Cu/ Sn界面生长的晶粒的平均尺寸比(220) Cu/Sn界面生长的晶粒小很多，且(200) Cu/Sn界面发现还发现圆形深孔缺陷。从（200）Cu/Sn/（220）Cu界面形貌可以看出，经相同的回流和时效处理后，(220) Cu/Sn界面形成的IMCs层比(200) Cu/Sn界面形成的IMCs层明显厚得多，尤其是ε相Cu3Sn。(220) Cu/Sn界面的Cu-Sn IMCs的反应常数K是(200) Cu/Sn界面的Cu-Sn IMCs反应常数的3倍多。 （2）Cu/Sn-3.5Ag IMC top-view形貌与Cu/Sn体系的IMC top-view形貌类似。250℃回流10s后，在Cu/ Sn-3.5Ag界面形成η相Cu6Sn5晶粒，同时还发现了大块状的Ag3Sn晶粒，纳米 Ag3Sn颗粒呈环状吸附在扇贝状 IMC晶粒上。(200) Cu/Sn-3.5Ag和(200) Cu/Sn-3.5Ag界面的IMC晶粒根部均有内凹缺陷，相邻晶粒的内凹缺陷形成“莲花状”缺陷。150℃时效，IMC晶粒向颗粒状转变，IMC晶粒尺寸随着时效时间增加而长大，在IMCs top-view形貌图中发现了圆形深孔。经相同的回流和时效处理后，(220) Cu/Sn-3.5Ag界面形成的IMCs层比(200) Cu/Sn-3.5Ag界面形成的IMCs层明显厚得多，尤其是ε相Cu3Sn层。(220) Cu/Sn-3.5Ag界面的Cu-Sn总的IMCs的反应常数K约是(200) Cu/Sn-3.5Ag界面IMCs反应常数的3倍。 （3）Cu/Sn/Cu三明治结构250℃回流10s后，上下界面均形成了扇贝状的Cu6Sn5。经150℃时效，上下界面的Cu6Sn5晶粒像扇贝状向平面转变，偶见大块Cu6Sn5颗粒嵌于未反应的纯Sn层中；Cu6Sn5与电镀铜层的界面变得更平坦、由波浪状向平面状演变。由于Sn层厚度不同，Cu3Sn出现时间不尽相同。随着时效时间增加，Cu-Sn IMCs厚度明显增加。Cu/5μm Sn/Cu结构中，上界面的Cu3Sn层中出现大量空洞(voids)，且空洞的数量随着时效时间的增加而增加，而Sn层厚度为40、20和10μm时，界面处空洞很少甚至无空洞出现。 （4）Cu/Sn-3.5Ag/Cu体系经250℃回流10s，Cu6Sn5与电镀铜的界面（即上界面）呈波浪形，而Cu6Sn5与铜基板的界面（即下界面）较为平坦，上下界面的Cu6Sn5呈扇贝状，上界面偶见大块 Cu6Sn5。经150℃时效，Cu6Sn5晶粒从扇贝状向平面转变，上下界面检测到了Cu3Sn；Cu6Sn5与电镀铜层的界面变得更平坦、由波浪状向平面状演变。经150℃时效更长时间；Cu-Sn IMCs厚度增加明显。纳米级Ag3Sn颗粒弥散分布于焊料层中。经回流和时效处理，在下界面发现有白色的物相Ag3Sn附着于Cu6Sn5晶粒。 回流和短时时效处理，不同厚度的焊料层与Cu反应后，Cu-Sn IMCs的厚度无太大差异性。当时效时间增加到96小时，Sn-3.5Ag层厚度为10μm的Cu6Sn5层和总的IMCs层(Cu6Sn5+Cu3Sn)厚度明显比其他厚度的Sn-3.5Ag层界面处的IMCs层薄，但Cu3Sn层厚度增加。在Cu/Sn-3.5Ag/Cu体系中，基板取向对金属间化合物生长的影响不若Cu/Sn/Cu体系中明显，推测与弥散分布的Ag3Sn纳米颗粒有关。