随着集成电路的小型化和集成化,封装和互连技术逐渐成为延续和超越“摩尔定律”的关键。多层高密度封装基板已成为当前集成电路封装中采用的主要形式,也是“3D”封装开疆扩土的支撑性技术之一。高密度基板虽然层数和布线图形各不相同,但溅射钛/铜薄层结构作为一种新兴的电镀“籽晶层”,在先进封装结构里非常常见。这一薄层的厚度在亚微米/纳米量级,其晶粒尺寸则更为微小。本文首先对比研究了四种可行的亚微米晶粒测量方法,从制样、原理、实践等角度研究了其适应性及可靠性。由于环保的需求,无铅焊接技术成为装联焊接技术的主流。由于其焊接温度远高于传统工艺,这极有可能对溅射薄层微结构造成不可测的影响,进而影响整个封装体的可靠性。本文利用XRD(X射线衍射)、四探针、AFM(原子力显微镜)等方法研究了无铅回流焊工艺对溅射铜层微结构及导电性的影响,并对其内在机理进行了探讨。本文进一步利用XRD和TEM(透射电镜)研究了溅射钛层的微结构和界面性能,证实钛层为非晶态。然后设计了一种新颖的电化学方法制备了用于XRD测试的洁净纳米钛膜样品,进而研究了无铅回流焊工艺对溅射纳米钛层的影响。本文在研究中亦发现钛层表面溅射一极薄铜层会诱导其结晶,并且呈现一定的规律性。实践中发现,高密度基板中金属薄层界面结构缺陷是失效发生的重要原因。本文用双束FIB(聚焦离子束)技术对比分析了正常和异常基板中的溅射钛/铜界面结构。进而针对FIB自带SEM分辨率不足的问题,采用一种比较巧妙的方法将样品倾斜安置在独体SEM上观察,进而揭示了溅射钛/铜异常的原因。