[發明專利]一種基于可自還原銀離子漿料的低溫鍵合方法

在審

• 申請號: 201810671279.4
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108878351A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 湯自榮;李俊杰;馮辰;史鐵林;梁琦;廖廣蘭
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

本發明屬于低溫鍵合技術領域，并具體公開了一種基于可自還原銀離子漿料的低溫鍵合方法，其包括如下步驟：配制可自還原的銀離子漿料；將可自還原的銀離子漿料均勻涂覆至待鍵合基底的表面；在一定的鍵合溫度、鍵合壓力及鍵合時間下實現待鍵合基底的鍵合。本發明利用銀離子自還原形成金屬銀實現互連鍵合，相較于使用銀納米顆粒漿料鍵合，具有無需制備銀納米顆粒、漿料分散性好、可均勻涂覆、低成本、易儲存等優勢，在電子封裝技術中具有較好的應用前景。

技術領域

本發明屬于低溫鍵合技術領域，更具體地，涉及一種基于可自還原銀離子漿料的低溫鍵合方法。

背景技術

互連鍵合技術作為微電子封裝中的重要組成部分，是保證信號傳輸效率及穩定性的關鍵技術。然而，傳統基于錫焊料的銅-銅鍵合技術在凸點尺寸微縮，節距變窄的情況下，會呈現出過度溢出短路、錫須搭橋短路、電遷移失效等一系列工藝及服役可靠性問題，阻礙了集成電路的進一步發展。

相較于錫材料，銅、銀、金等互連材料擁有更加優異的導電導熱特性、機械強度及抗電遷移能力，但由于其高熔點，使得這類互連材料難以滿足微電子封裝中互連鍵合的工藝需求。近年來，隨著納米技術的發展，關于使用金屬納米顆粒，尤其是銀納米顆粒在低溫下實現高質量鍵合的研究逐漸成為熱點，這是因為納米材料的尺度效應，促使材料的熔點與燒結溫度得到了大幅度降低。銀具有相較于金、銅更好的擴散特性與導電特性，同時具有優異的抗氧化性。因此，基于銀納米顆粒漿料燒結的低溫鍵合可實現良好的機械及電學性能。

然而，使用銀納米顆粒漿料首先需合成尺寸小、分散性好的銀納米顆粒，然后再根據使用需求調配漿料，均勻涂覆后進行鍵合。上述工藝過程相對較復雜，合成尺寸小且分散性好的銀納米顆粒是較大的難點，并且制備成漿料后，在長期儲存的過程中，銀納米顆粒易沉底并誘發團聚，影響使用性能。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于可自還原銀離子漿料的低溫鍵合方法，其利用銀離子在鍵合過程中自還原形成金屬銀實現互連鍵合，相較于使用銀納米顆粒漿料鍵合，具有無需制備銀納米顆粒、漿料分散性好、可均勻涂覆、低成本、易儲存等優勢，在電子封裝技術中具有較好的應用前景。

為實現上述目的，本發明提出了一種基于可自還原銀離子漿料的低溫鍵合方法，其包括如下步驟：

a)配制可自還原的銀離子漿料；

b)將可自還原的銀離子漿料均勻涂覆至待鍵合基底的表面；

c)在一定的鍵合溫度、鍵合壓力及鍵合時間下實現待鍵合基底的鍵合。

作為進一步優選的，所述可自還原的銀離子漿料由10～30wt％檸檬酸銀、10～30wt％還原劑以及40～80wt％粘度調節溶劑混合而成，并且檸檬酸銀、還原劑與粘度調節溶劑的質量百分數之和為100wt％。

作為進一步優選的，所述檸檬酸銀由硝酸銀溶液與檸檬酸鈉溶液經置換反應后，通過抽濾、干燥獲得。

作為進一步優選的，所述還原劑優選為能使檸檬酸銀絡合溶解且在低溫鍵合中還原銀離子并逐漸揮發的有機胺類液體還原劑，所述還原劑為異丙醇胺、異丁醇胺、乙醇胺、N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、1,2丙二胺中的一種或多種的組合。

作為進一步優選的，所述粘度調節溶劑優選為能在低溫鍵合中揮發且可調節粘度的有機溶劑，所述粘度調節溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、正丁醇、異丙醇、一縮二乙二醇、丙三醇、叔丁醇、松油醇中的一種或多種的組合。

作為進一步優選的，配制可自還原的銀離子漿料后，將銀離子漿料隨燒瓶置于冰水混合物中，以500rpm～1500rpm的轉速磁力攪拌15min～60min，以使得檸檬酸銀、還原劑與粘度調節溶劑充分混合。