[發(fā)明專利]一種三維封裝芯片堆疊用金屬間化合物鍵合方法及鍵合結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510069934.5
• 申請(qǐng)日: 2015-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN104716059B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙寧;黃明亮;鐘毅;趙建飛;許利偉;馬海濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/60
• 分類號(hào): H01L21/60;H01L23/488;B23K1/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司21212
• 代理人: 賈漢生,李馨

1.一種三維封裝芯片堆疊用金屬間化合物鍵合方法，包括對(duì)釬料和釬料兩側(cè)的金屬凸點(diǎn)進(jìn)行加熱處理以進(jìn)行釬焊反應(yīng)形成金屬間化合物的過程，其特征在于，所述加熱處理時(shí)，在所述釬料兩側(cè)的金屬凸點(diǎn)之間形成溫度梯度，

所述金屬凸點(diǎn)為單晶或擇優(yōu)取向Cu、Ni、Au、Ag中的一種，其中，

當(dāng)所述金屬凸點(diǎn)為單晶或擇優(yōu)取向Cu時(shí)，釬料為Sn、In或SnCu中的一種；

當(dāng)所述金屬凸點(diǎn)為單晶或擇優(yōu)取向Ni時(shí)，釬料為Sn或In中的一種；

當(dāng)所述金屬凸點(diǎn)為單晶或擇優(yōu)取向Au時(shí)，釬料為Sn、In或SnAu中的一種；

當(dāng)所述金屬凸點(diǎn)為單晶或擇優(yōu)取向Ag時(shí)，釬料為Sn、In、SnAg或InAg中的一種；

所述金屬間化合物沿溫度梯度方向具有單一取向。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維封裝芯片堆疊用金屬間化合物鍵合方法，其特征在于，所述溫度梯度不小于20℃/cm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維封裝芯片堆疊用金屬間化合物鍵合方法，其特征在于，所述溫度梯度為20-200℃/cm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的三維封裝芯片堆疊用金屬間化合物鍵合方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟一：提供第一襯底(10)，在所述第一襯底(10)上制備第一金屬凸點(diǎn)(20)，在所述第一金屬凸點(diǎn)(20)上制備第一釬料層(22)；提供第二襯底(30)，在所述第二襯底(30)上制備第二金屬凸點(diǎn)(40)，在所述第二金屬凸點(diǎn)(40)上制備第二釬料層(42)；

步驟二：將第一釬料層(22)和第二釬料層(42)面對(duì)面接觸放置，形成一個(gè)組合體；

步驟三：對(duì)所述第一金屬凸點(diǎn)(20)、第一釬料層(22)、第二釬料層(42)、第二金屬凸點(diǎn)(40)進(jìn)行加熱處理以進(jìn)行釬焊反應(yīng)形成金屬間化合物(50)，所述加熱處理時(shí)，在第一金屬凸點(diǎn)(20)和第二金屬凸點(diǎn)(40)之間形成溫度梯度，溫度梯度的方向由第一金屬凸點(diǎn)(20)指向第二金屬凸點(diǎn)(40)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的三維封裝芯片堆疊用金屬間化合物鍵合方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟一’：提供第一襯底(10)，在所述第一襯底(10)上制備第一金屬凸點(diǎn)(20)，在所述第一金屬凸點(diǎn)(20)上制備第一釬料層(22)；提供第二襯底(30)，在所述第二襯底(30)上制備第二金屬凸點(diǎn)(40)；

步驟二’：將第一釬料層(22)和第二金屬凸點(diǎn)(40)面對(duì)面接觸放置，形成一個(gè)組合體；

步驟三’：對(duì)所述第一金屬凸點(diǎn)(20)、第一釬料層(22)、第二金屬凸點(diǎn)(40)進(jìn)行加熱處理以進(jìn)行釬焊反應(yīng)形成金屬間化合物(50)，所述加熱處理時(shí)，使第一金屬凸點(diǎn)(20)的溫度低于第二金屬凸點(diǎn)(40)的溫度形成溫度梯度，溫度梯度的方向由第一金屬凸點(diǎn)(20)指向第二金屬凸點(diǎn)(40)。

6.權(quán)利要求4或5所述的方法制備的三維封裝芯片堆疊用金屬間化合物鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一金屬凸點(diǎn)(20)為單晶或具有擇優(yōu)取向，所述形成的金屬間化合物(50)沿溫度梯度方向具有單一取向。