低高度銲錫接點在高溫下生成多孔狀Cu3Sn介金屬化合物之研究

Abstract

在三維積體電路封裝中，銲錫微凸塊為一常見的晶片間接合技術。由於微凸塊的高度縮減到20 μm以下，銲錫接點在電遷移測試中將很容易轉變成介金屬化合物。因此介金屬化合物接點的性質將越來越受重視。 在本研究中，使用了兩種試片:分別為銅銅墊層、鎳銅墊層的銲錫接點。兩種結構的上端皆有銅柱，其高度約為50 μm。鎳銅墊層試片的鎳墊層厚約2 μm。銲錫接點的高度約15 μm。測試電流密度為1.45x104 A/cm2 與1.20x104 A/cm2。實際通電溫度為185 oC與170 oC。在電性量測上，利用凱文結構來觀測銲錫接點在電遷移下電阻變化的情形，在不同的阻值上升階段做微結構觀測。實驗結果中發現的一種多孔狀Cu3Sn結構，這在過去的研究中是幾乎沒有報導過的。同時發現鎳的添加可以抑制這樣多孔狀結構的生成。我建立一完整的機制可以用來解釋多孔狀Cu3Sn的生成原因。同時也運用計算結果驗證了機制的可信度。在此研究中發現在低銲錫高度的試片中，在通以高電流密度且高操作溫度的條件下，會生成多孔狀Cu3Sn。