無鉛焊點電遷移誘致的界面化合物生長及失效研究.pdf

1、隨著微電子封裝焊點不斷向微型化、高封裝密度化方向發(fā)展，電遷移逐漸成為微互連焊點的重要失效機制，因此國際半導體技術路線圖組織(ITRS)將電遷移列為限制高密度封裝發(fā)展的關鍵技術瓶頸。本文針對無鉛焊點在電熱耦合作用下的微觀化合物結構演化以及裂紋拓展問題進行了研究，主要工作和結果如下:
　　(1)搭建無鉛互連焊點電遷移試驗平臺，自行設計實驗測試裝置，進行電遷移試驗測試。電遷移試驗進行了三個方面的測試工作:針對芯片進行了不同溫度環(huán)境和電流

2、密度對芯片表面溫度影響的測試;針對無鉛焊點的化合物生長情況，在150℃的環(huán)境溫度和電流密度為1.8×104A/cm2的條件下，測試無鉛焊點的化合物生長及失效歷程，測試后將試樣在SEM電子顯微鏡下觀察其化合物結構演化;最后，在150℃的環(huán)境溫度和電流密度為1.5×104A/cm2的條件下，測試無鉛焊點的裂紋形成及拓展，測試后將試樣在SEM電子顯微鏡下觀察其裂紋結構的形成及拓展情況。
　　(2)針對電遷移實驗進行總結和分析。基于芯片溫

3、度實際測量結果，總結芯片的溫度變化規(guī)律確定芯片在有限元分析時芯片表面的熱對流系數(shù)。針對試驗中電遷移誘致的互連焊點化合物生長進行分析，研究通電兩焊點的化合物的生長角度變化速率、化合物生長角速率與截止電壓的關系，其中:左側焊點生長速率6.2％/10mv，右側焊點生長速率為12.6％/10mv。左側焊點角度變化速率為6.5度/10mv，右側焊點角度變化速率為12.75度/10mv;針對試驗中的空洞裂紋進行總結分析，裂紋形成有兩種情形，一種是空