【摘要】 微電子技術(shù)是隨著集成電路，尤其是超大型規(guī)模集成電路而發(fā)展起來的一門新的技術(shù)。采取EBSD取向成像技巧鉆研了各工藝參數(shù)(功率、載荷、超聲作用時光)對倒裝鍵合組織及微織構(gòu)的影響，并與對應(yīng)的剪切性能值進(jìn)行對照。后果標(biāo)明，功率的影響最明顯，它可在增大形變量的同時進(jìn)步鍵合強(qiáng)度;負(fù)荷加大形變量，但進(jìn)步界面聯(lián)合強(qiáng)度的后果不明顯;超聲連續(xù)的時光不明顯進(jìn)步形變量，但能在肯定水平上進(jìn)步界面強(qiáng)度。超聲是通過軟化金屬，增強(qiáng)界面分散的方法進(jìn)步鍵合強(qiáng)度;超聲的存在使取向變更的速度變慢。文章發(fā)表在《電子設(shè)計工程》上，是微電子論文發(fā)表范文，供同行參考。

　　【癥結(jié)詞】 金倒裝鍵合 EBSD 微織構(gòu)

　　微電子技術(shù)包括系統(tǒng)電路設(shè)計、器件物理、工藝技術(shù)、材料制備、自動測試以及封裝、組裝等一系列專門的技術(shù)，微電子技術(shù)是微電子學(xué)中的各項工藝技術(shù)的總和。微電子技術(shù)是在電子電路和系統(tǒng)的超小型化和微型化過程中逐漸形成和發(fā)展起來的。

　　引言微電子封裝中超聲鍵合工藝參數(shù)對鍵合強(qiáng)度的影響已有少量鉆研【1-3】，個別以為影響其鍵合強(qiáng)度的重要因素是超聲功率、鍵合壓力和鍵合時光。因為這些參數(shù)重要通過轉(zhuǎn)變金絲球與芯片焊盤間界面上的摩擦行動而起作用，必定會引起焊點組織及織構(gòu)的變更，這些變更到目前尚不清晰。此外，金絲球鍵合與倒裝鍵合形變方法與形變量都有很大差別，其形變組織與微織構(gòu)就會不同，它們也會影響焊點強(qiáng)度、剛度、電阻率和組織穩(wěn)固性?？棙?gòu)的不同會影響彈性模量及拉拔時的界面強(qiáng)度、晶體缺點的多少一方面發(fā)生加工軟化，進(jìn)步強(qiáng)度，另一方面影響電阻;含少量晶體缺點的組織是熱力學(xué)不穩(wěn)固的，可減速原子的分散，也會形成后續(xù)時效時軟化速度的不同。

　　倒裝鍵合的受力狀況和應(yīng)變速率都與慣例的低應(yīng)變速率下的單向平均收縮不同，鍵合歷程中會有一系列的微織構(gòu)變更。本文剖析了功率、負(fù)荷、時光對形變組織和取向變更的影響;另外通過剪切力實驗，對照了各參數(shù)對鍵合強(qiáng)度的影響差別;探討了金絲球凸點鍵合與倒裝鍵合形變組織及微織構(gòu)的最大差別。

　　1.樣品制備

　　實驗樣品為直徑為1 mil(254 μm)鍵合金絲，經(jīng)電子火花(EFO)形成金絲球，再經(jīng)過Eagle60XL金絲球鍵合機(jī)形成金絲球凸點，倒裝焊點是在AD81911TS焊接機(jī)上形成的。各種焊點均采取樹脂鑲樣，而后經(jīng)過磨樣、機(jī)械拋光，最后采取離子轟擊的方法到達(dá)EBSD實驗樣品請求。應(yīng)用高分別場發(fā)射掃描電鏡Zeiss Suppra 1530及HKLChannel 5 EBSD體系進(jìn)行取向成像剖析。

　　第二次大戰(zhàn)中、后期，由于軍事需要對電子設(shè)備提出了不少具有根本意義的設(shè)想，并研究出一些有用的技術(shù)。1947年晶體管的發(fā)明，后來又結(jié)合印刷電路組裝使電子電路在小型化的方面前進(jìn)了一大步。到1958年前后已研究成功以這種組件為基礎(chǔ)的混合組件。集成電路技術(shù)是通過一系列特定的加工工藝，將晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無源器件，按照-定的電路互連，“集成”在一塊半導(dǎo)體單晶片上，執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能。

　　2.后果及剖析

　　2.1超聲作用時光的影響圖5(a)給出不同超聲作用時光對形變量及鍵合強(qiáng)度的影響。在實驗所用的最短超聲作用時光100 ms，形變量也到達(dá)62%，時光增至500 ms后，形變量只增添2%。值得注重的是，界面鍵合強(qiáng)度卻增添了(1650-1400=)250 g;而轉(zhuǎn)變負(fù)荷時，形變量增添7%，鍵合強(qiáng)度只在100 gf內(nèi)動搖。所以，超聲作用時光對界面鍵合強(qiáng)度的影響比載荷更大。解釋，減速界面左近原子分散才能更癥結(jié)。圖6給出不同超聲作用時光下樣品取向成像。圖5(b)給出定出的織構(gòu)組重量。因形變量簡直沒有變更，該圖〈110〉一直增添應(yīng)是動搖。因形變量已很大，超聲時光延伸重要體如今界面鍵合強(qiáng)度的進(jìn)步，組織上是反應(yīng)不進(jìn)去的。這與小變形量的金絲鍵合不同。

　　2.2超聲功率的影響圖1(a)為不同超聲功率下樣品的形變量和性能的關(guān)系曲線。可見功率由02 W增大到07 W后，因功率增大而招致的鍵合樣品形變量增添~20%，總形變量達(dá)70%。性能也由無功率時的不能鍵合增添到2400 gf(注：這是幾個樣品的總值)，并且未涌現(xiàn)降落。圖2為各樣品的取向成像，白色為〈111〉‖收縮軸的取向，黃色為〈100〉取向，藍(lán)色為〈110〉取向。前兩種重要是原始取向，后者是收縮變形的穩(wěn)固取向。組織形貌顯示，原始柱狀晶被完整壓扁。〈110〉區(qū)域明顯增多。圖1(b)為各樣品不同織構(gòu)的定量后果，可見，因超聲軟化作用進(jìn)步形變量使〈110〉增添約125%。形變不平均性還體如今兩側(cè)的形變量明顯小。圖1不同超聲功率下樣品的形變量和性能的關(guān)系曲線(a)及對取向的影響(b)

　　2.3載荷的影響圖3(a)為不同載荷下樣品的形變量及性能變更的曲線?？梢姡?fù)荷從800 gf增至1600 gf時，形變量只增添7%，增添幅度較小，不如功率的影響大。性能變更不大，有強(qiáng)勁的先增添后減小的趨向。因為形變量增添就不大，所以還不能說，形變量影響小。與圖1的性能數(shù)據(jù)相比，還未到達(dá)最佳鍵合強(qiáng)度。即便形變量到達(dá)70%，也難以到達(dá)進(jìn)步明聲作用的后果。圖4給出不同載荷下樣品的取向成像。也明顯看出，載荷變更的規(guī)模小，形變質(zhì)變更也不大，形變組織對照類似。從定量數(shù)據(jù)看(圖3(b))，〈110〉織構(gòu)含量在降落。這應(yīng)屬于動搖。組織上的另一特征是，下側(cè)中央部位為原始金凸點的尾部，即自在球下的熱影響細(xì)晶區(qū)。倒裝鍵合時，該部位所受變形量最大，這也是要鍵合的界面，因而，少量的晶體缺點會匆匆進(jìn)分散鍵合。與文獻(xiàn)3數(shù)據(jù)相比，本實驗所用力是很大的。圖3載荷對形變量、剪切強(qiáng)度(a)及織構(gòu)百分?jǐn)?shù)(b)的影響

　　3.論斷

　　采取EBSD取向成像技巧檢測不同工藝參數(shù)對金絲倒裝鍵合焊點的形變組織與微織構(gòu)重要論斷如下：(1) 三個工藝參數(shù)中，功率及載荷對形變組織影響更明顯，而功率和超聲時光對鍵合強(qiáng)度影響更明顯。起因是超聲波激活了原子，減速分散。(2) 倒裝鍵合時形變也是不平均和不對稱的。原凸點尾巴處形變量最大，原始組織也最細(xì)，細(xì)晶及少量位錯缺點匆匆進(jìn)界面分散，有利于鍵合。兩側(cè)邊沿的形變量小。(3) 與金絲球鍵合相比，最大的差別是大形變下，晶粒被壓扁，〈110〉取向的涌現(xiàn)。

　　微電子技術(shù)是高科技和信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)。微電子產(chǎn)業(yè)是基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，之所以發(fā)展得如此之快，除了技術(shù)本身對國民經(jīng)濟(jì)的巨大貢獻(xiàn)之外，還與它極強(qiáng)的滲透性有關(guān)。另外，現(xiàn)代戰(zhàn)爭將是以集成電路為關(guān)鍵技術(shù)、以電子戰(zhàn)和信息戰(zhàn)為特點的高技術(shù)戰(zhàn)爭。

　　微電子論文投稿須知：《電子設(shè)計工程》(原名《國外電子元器件》)(月刊)是經(jīng)新聞出版署和國家科委批準(zhǔn)創(chuàng)辦的國家正式期刊。創(chuàng)刊于1993年，主要介紹當(dāng)前比較先進(jìn)的國內(nèi)外電子技術(shù)、元器件技術(shù)及其應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)類期刊