[IEEE 2018年第七届电子系统集成技术会议(ESTC) - 德国德累斯顿(2018.9.18-2018.9.21)] 2018年第七届电子系统集成技术会议(ESTC) - 固态互连键合中的相位测定

摘要： 固液互扩散（SLID）键合是一种基于金属间化合物（IMCs）的技术，可在远超键合温度的高温下保持热稳定性。该技术最初作为高温应用中的芯片粘接与互连工艺开发，同时也适用于精细间距键合及获得具有薄层明确冶金结构的键合。确定SLID键合中金属间化合物的相组成对理解和预测键合性能至关重要——键合的再熔温度由存在的金属间化合物决定，从而直接定义了SLID键合可承受的高温范围。此外，SLID键合中的相组成决定了该键合是否处于热平衡状态，或在实际应用温度下长期使用过程中是否会发生形成新金属间化合物的反应。同时，电导率和弹性模量等材料特性也取决于SLID键合中存在的相。本文研究了两种最常见的SLID体系：Cu-Sn体系具有相对简单的相图（含两种金属间化合物），通过扫描电镜能谱仪（SEM-EDX）可轻松识别Cu-Sn SLID键合中的可能相，这些相在光学显微镜和扫描电镜下也易于区分，因此可通过显微技术常规检测各相的空间分布；Au-Sn体系相图更为复杂，虽然金和金锡金属间化合物在光学显微镜下易于区分，但在扫描电镜中较难辨别，且不同金属间化合物无法通过显微技术或能谱仪分辨。我们通过结合电子背散射衍射（EBSD）、电子显微镜和能谱分析，成功实现了复杂Au-Sn SLID键合中的相识别及各相空间分布的测定。