第三代半导体在大功率器件上的应用,对互连材料提出耐高温、耐高压、耐高频等可靠性和安全性问题,现阶段电子封装领域普遍采用的焊锡膏和导电胶等互连材料,已无法适应高温、高压等应用需求。纳米金属由于具有小尺寸效应和低熔点特性,能够在低温下进行烧结,烧结后的纳米金属拥有接近块体金属的熔点、电导率、热导率等性质,有望应用于电子封装互连领域。目前业界主要研究的纳米金属材料有纳米银和纳米铜,纳米银的价格较高,在高电压情况下存在电迁移现象,容易产生短路从而导致芯片失效。相比之下,纳米铜的成本更低,具有较强的抗电迁移性能以及与纳米银相近的导电导热性能。纳米铜极易在空气环境下被氧化,铜的氧化物会降低互连性能。本课题面向第三代半导体的封装互连需求,提出一种制备抗氧化纳米铜的方法,研究不同咪唑类化合物对纳米铜形貌、分散性、抗氧化性能的影响,分析咪唑类化合物制备的纳米铜的抗氧化机理,提出一种纳米铜的抗氧化普适处理方法,最后对纳米铜进行烧结并研究其互连性能。本文采用液相还原的原位包覆法制备纳米铜颗粒,以乙酸铜作为铜源,抗坏血酸为还原剂,咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、苯并咪唑或苯并三氮唑作为保护剂,共同组成本实验的还原反应体系。实验结果发现咪唑类化合物制备的纳米铜的粒径在500nm以内,不同咪唑类化合物制备的纳米铜的抗氧化能力不一致,但是大部分纳米铜都具有良好的抗氧化能力。更进一步地,本文开发了一种普适性的纳米铜材料抗氧化方法,使用苯并咪唑对任意商用纳米铜进行后处理,发现后处理法得到的纳米铜具有更好的抗氧化性能,将纳米铜的抗氧化时长从一个月提升至45天。本文以纳米铜制备的铜膏为互连材料,探索不同咪唑类化合物对纳米铜膏烧结性能的影响。本文对保存在空气中不同时间段的纳米铜进行烧结,发现放置30天的纳米铜对比放置1天的纳米铜的剪切强度没有明显下降,而常规法制备的纳米铜在空气中放置仅6天,其制备的纳米铜的剪切强度会出现明显的下降。苯并咪唑制备的纳米铜拥有较好的烧结性能,剪切强度达到32.634 MPa,基本满足第三代半导体封装互连的要求。本文研究了纳米铜的抗氧化问题,对纳米铜进行烧结,纳米铜在铜铜键合后,本文从剪切强度,横截面孔隙率等方面对纳米铜的强度进行了一系列研究,研究思路及研究成果对第三代半导体的互连领域有一定的指导意义。