[發明專利]倒裝芯片用全金屬間化合物互連焊點的制備方法及結構

有效

• 申請號: 201510068044.2
• 申請日: 2015-02-09
• 公開（公告）號: CN104716058B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 趙寧;黃明亮;鐘毅;馬海濤;劉亞偉;黃斐斐
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L33/62;H01L23/488
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種倒裝芯片用全金屬間化合物互連焊點的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：提供芯片(10)，所述芯片(10)上采用電鍍、濺射、氣相沉積或蒸鍍制備至少一個第一金屬焊盤(20)，所述第一金屬焊盤(20)上采用電鍍、濺射、氣相沉積、蒸鍍或植球后再回流制備釬料凸點(24)；提供基板(30)，所述基板(30)上采用電鍍或濺射制備至少一個第二金屬焊盤(40)，所述第二金屬焊盤(40)上采用電鍍、濺射或化學沉積制備第二可焊層(42)；

所述第一金屬焊盤(20)為單晶或具有擇優取向；

所述第一金屬焊盤(20)和第二金屬焊盤(40)具有相同的材質和相同的排布圖形；

所述第一金屬焊盤(20)為單晶或擇優取向Cu時，釬料凸點(24)為Sn、In或SnCu中的一種；

所述第一金屬焊盤(20)為單晶或擇優取向Ni時，釬料凸點(24)為Sn或In中的一種；

所述第一金屬焊盤(20)為單晶或擇優取向Ag時，釬料凸點(24)為Sn、In、SnAg或InAg中的一種；

所述第二可焊層(42)的材質不同于所述第二金屬焊盤(40)的材質；

步驟二：第二可焊層(42)的表面涂覆焊劑(44)；

步驟三：將釬料凸點(24)和第二可焊層(42)一一對準，并接觸放置，形成一個組合體；

步驟四：對步驟三形成的組合體加熱至所需溫度下進行釬焊回流，并使第一金屬焊盤(20)的溫度低于第二金屬焊盤(40)的溫度，即在第一金屬焊盤(20)和第二金屬焊盤(40)之間形成溫度梯度，直至釬料凸點(24)熔化后發生釬焊反應全部轉變為金屬間化合物(50)；

所述溫度梯度定義為ΔT/Δd，所述ΔT為第二金屬焊盤(40)上表面與第一金屬焊盤(20)下表面之間的溫度差，所述Δd為第二金屬焊盤(40)上表面與第一金屬焊盤(20)下表面之間的距離；

所述金屬間化合物(50)在第一金屬焊盤(20)上形成生長；

所述第一金屬焊盤(20)和第二金屬焊盤(40)在釬焊反應后仍有剩余；

所述金屬間化合物(50)為Cu-Sn、Ni-Sn、Cn-In、Ni-In、Ag-Sn、Ag-In中的一種，金屬間化合物(50)沿所述溫度梯度的方向具有單一取向。

2.根據權利要求1所述的一種倒裝芯片用全金屬間化合物互連焊點的制備方法，其特征在于，所述溫度梯度不小于20℃/cm。

3.根據權利要求1所述的一種倒裝芯片用全金屬間化合物互連焊點的制備方法，其特征在于，所述溫度梯度的范圍是20～200℃/cm。

4.根據權利要求1-3任一所述的一種倒裝芯片用全金屬間化合物互連焊點的制備方法，其特征在于，所述第一金屬焊盤(20)和釬料凸點(24)之間包含采用電鍍、濺射、氣相沉積或蒸鍍制備的第一可焊層(22)，所述第一可焊層的材質不同于所述第一金屬焊盤(20)的材質。

5.根據權利要求1-3任一所述的一種倒裝芯片用全金屬間化合物互連焊點的制備方法，其特征在于，所述金屬間化合物(50)內包括殘余相(52)。

6.根據權利要求4所述的一種倒裝芯片用全金屬間化合物互連焊點的制備方法，其特征在于，所述金屬間化合物(50)內包括殘余相(52)。

7.根據權利要求5所述的一種倒裝芯片用全金屬間化合物互連焊點的制備方法，其特征在于，所述殘余相(52)包括Ag₃Sn、富Pb相或富Bi相。

8.根據權利要求6所述的一種倒裝芯片用全金屬間化合物互連焊點的制備方法，其特征在于，所述殘余相(52)包括Ag₃Sn、富Pb相或富Bi相。

9.權利要求1所述制備方法制備的倒裝芯片用全金屬間化合物互連焊點結構，包括芯片(10)和位于所述芯片(10)上的至少一個第一金屬焊盤(20)，基板(30)和位于所述基板(30)上的至少一個第二金屬焊盤(40)，其特征在于，所述第一金屬焊盤(20)為單晶或具有擇優取向，所述第一金屬焊盤(20)和第二金屬焊盤(40)通過金屬間化合物(50)連接。