Al／Cu键合系统中金属间化合物的形成规律及防止方法.pdfVIP

A1／Cu键合系统中金属间化合物的形成规律及防止方法／岳安娜等 ·117 · AI／Cu键合系统 中金属间化合物的形成规律及防止方法 岳安娜，彭 坤，周灵平，朱家俊，李德意 (湖南大学材料科学与工程学院，长沙 410082) 摘要 A1／Cu键合界面金属间化合物的形成是导致微电子器件失效的重要因素之一，总结了微 电子器件生产 和使用过程中A1／Cu键合界面金属间化合物的生长规律，分析了AI／Cu键合系统的失效机制。热超声键合过程中， Al焊盘上氧化铝层的破裂使金属间化合物的形成成为可能，键合及器件使用过程中，金属间化合物和柯肯德尔空洞 的形成和长大最终导致键合失效。采用在Al焊盘上镀覆 Ti过渡层的方法，可有效降低键合系统中Cu原子的扩散 速度，抑制金属间化合物的生长，从而提高电子元器件的可靠性。 关键词 A1／Cu键合 金属间化合物 扩散 ]ri过渡层 中图分类号：TN405．96 文献标识码：A TheFormation RuleandControllingM ethodofIntermetallic CompoundsinAI／CuBondingSystem YUEAnna，PENGKun，ZHOU Lingping，ZHUJiajun，LIDeyi (CollegeofMaterialsScienceandEngineering，HunanUniversity，Changsha410082) Abstract Theformationofintermetalliccompounds(IMIC)ontheA1／Cubondinginterfaceisanimportantfac— torleadingtOthefailureofmicroelectroniccomponents．TheIMC growthruleOntheinterfaceduringtheprocessof weldingandapplicationissummarized，andthefailuremechanismsofA1／Cubondingsystemisanalyzed．Duringther- mosonicbondingprocess，aluminafragmentationmaketheformationofIMC becomepossible，theIMC andKit- kendallvoidultimately1eadbondingfailure．ThediffusionrateofCuatomsintoA1canbeeffectivelyreducedbythe useofTicoatedAIpad，thisroutingiscontributedtosuppressthegrowthofIMC，andimprovethereliabilityofelec— troniccomponents． Keywords A1／Cubonding，intermetalliccompound，diffusion，Tibarrierlayer 键合丝的作用是将器件的两个部分焊接 以实现 电信号 面结构对键合系统的稳定性起着极其重要的作用。人们对 的传输，它是半导体器件、大规模集成电路封装等微电子器 A1／Cu界面的结构进行了较系统的研究，试图找到一种合适 件的关键材料之一。Cu丝键合因其低成本和优 良的力学性 的方法来防止界面金属间化合物的生成。 能、热学和电学性能，越来越多地在高速和细间距微电子设 本文针对A1／Cu键合系统中金属间化合物的形成条件 备中得以应用L1]。Cu丝与Al焊盘形成的键合系统，在焊 和种类，分别从键合工艺和时效处理两个方面对金属间化合 接及使用过程 中界面原子易通过扩散方式形成界面金属间 物的形成规律进行了