【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，并與對應的剪切性能值進行對照。后果標明，功率的影響最明顯，它可在增大形變量的同時進步鍵合強度;負荷加大形變量，但進步界面聯(lián)合強度的后果不明顯;超聲連續(xù)的時光不明顯進步形變量，但能在肯定水平上進步界面強度。超聲是通過軟化金屬，增強界面分散的方法進步鍵合強度;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)對鍵合強度的影響已有少量鉆研【1-3】，個別以為影響其鍵合強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度、剛度、電阻率和組織穩(wěn)固性。織構(gòu)的不同會影響彈性模量及拉拔時的界面強度、晶體缺點的多少一方面發(fā)生加工軟化，進步強度，另一方面影響電阻;含少量晶體缺點的組織是熱力學不穩(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變速率都與慣例的低應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金絲球鍵合機形成金絲球凸點，倒裝焊點是在AD81911TS焊接機上形成的。各種焊點均采取樹脂鑲樣，而后經(jīng)過磨樣、機械拋光，最后采取離子轟擊的方法到達EBSD實驗樣品請求。應用高分別場發(fā)射掃描電鏡Zeiss Suppra 1530及HKLChannel 5 EBSD體系進行取向成像剖析。

　　第二次大戰(zhàn)中、后期，由于軍事需要對電子設備提出了不少具有根本意義的設想，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了一大步。到1958年前后已研究成功以這種組件為基礎的混合組件。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，界面鍵合強度卻增添了(1650-1400=)250 g;而轉(zhuǎn)變負荷時，形變量增添7%，鍵合強度只在100 gf內(nèi)動搖。所以，超聲作用時光對界面鍵合強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度的進步，組織上是反應不進去的。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。可見，負荷從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，還未到達最佳鍵合強度。即便形變量到達70%，也難以到達進步明聲作用的后果。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分散鍵合。與文獻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、剪切強度(a)及織構(gòu)百分數(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，細晶及少量位錯缺點匆匆進界面分散，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)濟的巨大貢獻之外，還與它極強的滲透性有關。另外，現(xiàn)代戰(zhàn)爭將是以集成電路為關鍵技術(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創(chuàng)辦的國家正式期刊。創(chuàng)刊于1993年，主要介紹當前比較先進的國內(nèi)外電子技術(shù)、元器件技術(shù)及其應用的科學技術(shù)類期刊