[發明專利]一種晶粒取向一致的對接接頭電遷移測試方法

有效

• 申請號: 201710313851.5
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107097012B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 漢晶;郭福;劉建萍
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種晶粒取向一致的對接接頭電遷移測試方法，屬于材料制備與連接領域。將兩個焊盤之間采用釬料焊膏重熔焊接成釬料接頭，釬料對接接頭采用環氧樹脂粘附于基板上，釬料接頭至少有一個側面表面作為釬料對接接頭截面，選取在PLM下呈現單一晶粒取向的釬焊對接接頭；對接單晶接頭進行線切割，進行精拋，獲取EBSD數據，確定釬焊對接接頭晶粒c軸與電流方向的夾角，借助環氧樹脂釬料接頭粘附于基板上，進行相關的測試。在單晶焊點晶粒c軸與電流方向夾角一致的前提下獲得具備可比性的焊點可靠性評價。

技術領域

本發明為一種晶粒取向一致的對接接頭電遷移測試方法，屬于材料制備與連接領域，適用于制備晶粒取向一致的微型釬焊對接接頭，應用于電遷移可靠性研究。該方法可以有效保證微型對接接頭的尺寸和晶粒取向一致性，進而保證釬焊對接接頭的電遷移可靠性測試數據的可比性。

背景技術

焊點是微電子互連中不可或缺的組成部分，起到了機械連接和電信號傳輸的作用。目前，微電子封裝空間減小，芯片產熱加劇，一方面，在焊點形成或電子產品使用過程中釬料與焊盤金屬化層之間反應所生成的界面金屬間化合物(Intermetallic Compounds,IMCs)層占整個焊點的比重不斷增加，其形貌、尺寸、晶體取向以及厚度等對焊點可靠性的影響也愈發嚴重，另一方面，焊點所承受的電流密度不斷增加，在熱力學與動力學因素的驅使下，重熔過程中液態釬料潤濕于固態焊盤上形成的IMCs會生長或溶解，造成焊點的失效，焊點的可靠性很大程度上決定了整個電子產品的可靠性和壽命。因此，如何控制界面IMCs的反應行為就顯得尤為重要，這就需要首先明確焊點形成及服役過程中的界面反應機理。

已有研究表明，重熔制備的Sn基無鉛互連焊點往往呈現單晶或孿晶結構，而β-Sn的BCT晶體結構具有各向異性(a＝0.5832，c＝0.3182，c/a＝0.546)，Cu等原子在焊點中的擴散會由于β-Sn不同的晶粒取向而呈現出強烈的各向異性，比如，在25℃，Cu沿β-Sn晶格c軸的擴散速率為2×10^-6cm²/s，是其沿a、b軸擴散速率的500倍，這種取向擴散行為將會對焊點的電遷移行為造成嚴重影響，具有c軸與電流方向平行的Sn-Ag或者Sn-Ag-Cu釬料單晶焊點容易產生提前失效，其界面IMCs的生長速度約為具有c軸與電流方向垂直的單晶焊點或孿晶焊點的10倍。目前，深刻理解并預測Sn枝晶的生長模式是一個熱力學難題，在完成互連后，每一個焊點都具有獨特的晶體取向，因此不可避免的會有一些焊點由于β-Sn晶粒的取向不利，在電子產品使用過程中提前失效，進而降低電子產品的使用壽命?？梢?，焊點的晶粒取向會嚴重影響其服役可靠性，因此，尋找一個合適的手段，獲取具有相同晶粒取向的單晶焊點，進行其界面IMCs重熔狀態表征、時效過程界面IMCs演變行為以及電遷移過程中界面IMCs演變行為的研究，必將極大程度上提高對焊點界面反應行為的認識水平。

發明內容

本發明的目的是克服微型釬焊對接接頭晶粒取向不可調控的特點，制作出焊點尺寸可控，晶粒取向一致的釬焊對接接頭。同時期望可以通過進行取向一致的對接單晶焊點的重熔狀態、時效過程和電遷移過程中界面IMCs演變行為的表征，在焊點晶體取向一致的前提下，得到對應c軸與電流方向夾角的一系列可靠性數據，最終達到深入理解釬焊對接接頭電遷移可靠性的目的。

為了達到上述目的，本發明采用了如下技術方案。

一種晶粒取向一致的對接接頭電遷移測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、去除焊盤表面的氧化物和有機污染物，在基板上粘附雙面膠，并將兩個焊盤置于基板上，保證兩焊盤的焊接面平行，并有一定的間距，以保證焊縫尺寸和寬度一致性，焊接面垂直基板；

(2)、將選用的釬料焊膏涂敷于兩個焊盤的焊接面之間，進行重熔，然后冷卻，得到相應的釬料對接接頭；將釬料對接接頭連同基板一起置于丙酮溶液中，以將釬料對接接頭從基板上取下，得到具有一定晶粒取向的重熔制備的釬焊對接接頭，不經鑲嵌，直接研磨，以去除多余釬料，并對釬焊對接接頭的可作為截面的表面進行拋光；