电流驱动择优取向IMC微焊点的形成与调控机理

基本信息
批准号:51801079
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:张志杰
学科分类:
依托单位:江苏科技大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李青,周强,王小京,朱蔡琛,孔幸达
关键词:
择优取向Cu薄膜择优取向全IMC微焊点单晶Cu电流驱动键合界面反应
结项摘要

Rapid formation of an intermetallic compound (IMC) micro interconnect of stacked chips at a low temperature has been became the new research focus in 3D package technology. In this project, to overcome the low formation rate and difficulty of control crystal orientation of the whole IMC interconnect, according to the early study of the liquid-solid electromigration behavior of the micro interconnect, a current driven bonding (CDB) method was proposed. Single crystal and preferred orientation Cu film were used as UBM. Synchrotron radiation real-time imaging technology was used to observe the growth and fusion process of preferred orientation interfacial IMC under CDB. The project will study the bonding mechanism of rapid and preferred growth of IMC based on the atomic diffusion flux. The crystal orientation characterization technology was used to identify the orientational relationship between IMC and Cu UBM, and then establish the orientation relationship model between them. The effects of current density, Cu orientation, temperature and other factors on the preferred growth of IMC were revealed, and currents influence the diffusion of metal atoms to control the growth behavior of IMC, and finally the formation and growth regulation of whole IMC micro interconnect was achieved. The result will provide theoretical and technical foundation for the industrial application of the preferred orientation whole IMC micro interconnect.

低温下制备全金属间化合物(IMC)微焊点实现叠层芯片互连已成为3D封装研究的新热点。本项目针对全IMC微焊点形成速度慢、晶体取向难以控制等问题,结合前期微焊点液-固电迁移行为研究发现,提出电流驱动键合(CDB)制备全IMC微焊点的新方法。拟采用单晶和择优取向Cu薄膜作为凸点下金属层(UBM),利用同步辐射实时成像技术观测CDB条件下界面IMC生长和融合过程,基于原子扩散通量揭示CDB诱导界面IMC快速、择优生长并形成全IMC微焊点的键合机理;采用晶体取向表征技术明确择优取向IMC与Cu UBM的位向关系,并建立它们之间的位向关系模型;揭示电流密度、Cu取向、温度等因素对IMC择优生长的影响规律及机制,利用电流影响金属原子扩散进而调控IMC的生长行为,最终实现特定取向全IMC微焊点的形成与生长调控。研究成果将为择优取向全IMC微焊点在3D封装互连技术中的应用提供理论和实践指导。

项目摘要

该项目研究了单晶Cu界面反应,揭示了焊接温度、焊接时间及钎料成分对棱晶状Cu6Sn5形成的影响规律。基于无铅钎料中Cu6Sn5中程有序原子团簇(MRO)尺寸和界面Cu原子低错配度关系对界面Cu6Sn5的形核及晶粒取向进行了解析。针对全Cu6Sn5 IMC微焊点形成速度慢、晶体取向难以控制等问题,结合前期微焊点液-固电迁移行为研究发现,提出电流驱动键合(CDB)制备全IMC微焊点的新方法。采用单晶和择优取向Cu薄膜作为凸点下金属层(UBM),利用同步辐射实时成像技术观测CDB条件下界面IMC生长、融合过程,基于原子扩散通量揭示CDB诱导界面IMC快速、择优生长并形成全IMC微焊点的键合机理;采用晶体取向表征技术明确择优取向IMC与Cu UBM的位向关系,并建立它们之间的位向关系模型;揭示电流密度、Cu取向、温度等因素对IMC择优生长的影响规律及机制,利用电流影响金属原子扩散进而调控IMC的生长行为,最终实现特定取向全IMC微焊点的形成与生长调控。表征了择优取向全IMC微焊点可靠性,制备的全IMC焊点具有单一晶体取向、IMC/基体界面无空洞与裂纹、高拉伸强度、高服役温度、高温抗电迁移可靠性等优点。研究成果将为择优取向全IMC微焊点在3D封装互连技术中的应用提供理论和实践指导。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
4

基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测

基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测

DOI:10.19650/j.cnki.cjsi.J2007019
发表时间:2021
5

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

DOI:10.3785/j.issn.1008-973x.2022.05.013
发表时间:2022

张志杰的其他基金

批准号:20904056
批准年份:2009
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81102167
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50675211
批准年份:2006
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:19374019
批准年份:1993
资助金额:4.50
项目类别:面上项目
批准号:51372090
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81673239
批准年份:2016
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:20074040
批准年份:2000
资助金额:17.00
项目类别:面上项目
批准号:51575499
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:21873095
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81302291
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

极端温度梯度下IMC微焊点快速形成机制及其失效机理研究

批准号:61804018
批准年份:2018
负责人:杨栋华
学科分类:F0406
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
2

转印IMC诱发多层金属/Sn亚微米薄膜制备“单种IMC”焊点机理研究

批准号:51375003
批准年份:2013
负责人:刘威
学科分类:E0508
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
3

全IMC焊点界面反应机理及微观力学行为研究

批准号:51005058
批准年份:2010
负责人:刘威
学科分类:E0508
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

三维互连微凸点焊点早期界面反应与凝固行为及IMC生长的界面耦合效应

批准号:51405162
批准年份:2014
负责人:周敏波
学科分类:E0508
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目