高密度封裝基板濺射薄層微結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、隨著集成電路的小型化和集成化，封裝和互連技術(shù)逐漸成為延續(xù)和超越“摩爾定律”的關(guān)鍵。多層高密度封裝基板已成為當(dāng)前集成電路封裝中采用的主要形式，也是“3D”封裝開(kāi)疆?dāng)U土的支撐性技術(shù)之一。
　　高密度基板雖然層數(shù)和布線圖形各不相同，但濺射鈦/銅薄層結(jié)構(gòu)作為一種新興的電鍍“籽晶層”，在先進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)里非常常見(jiàn)。這一薄層的厚度在亞微米/納米量級(jí)，其晶粒尺寸則更為微小。本文首先對(duì)比研究了四種可行的亞微米晶粒測(cè)量方法，從制樣、原理、實(shí)踐等角度研究

2、了其適應(yīng)性及可靠性。
　　由于環(huán)保的需求，無(wú)鉛焊接技術(shù)成為裝聯(lián)焊接技術(shù)的主流。由于其焊接溫度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝，這極有可能對(duì)濺射薄層微結(jié)構(gòu)造成不可測(cè)的影響，進(jìn)而影響整個(gè)封裝體的可靠性。本文利用XRD（X射線衍射）、四探針、AFM（原子力顯微鏡）等方法研究了無(wú)鉛回流焊工藝對(duì)濺射銅層微結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電性的影響，并對(duì)其內(nèi)在機(jī)理進(jìn)行了探討。本文進(jìn)一步利用XRD和TEM（透射電鏡）研究了濺射鈦層的微結(jié)構(gòu)和界面性能，證實(shí)鈦層為非晶態(tài)。然后設(shè)計(jì)了一種新穎

3、的電化學(xué)方法制備了用于XRD測(cè)試的潔凈納米鈦膜樣品，進(jìn)而研究了無(wú)鉛回流焊工藝對(duì)濺射納米鈦層的影響。本文在研究中亦發(fā)現(xiàn)鈦層表面濺射一極薄銅層會(huì)誘導(dǎo)其結(jié)晶，并且呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。
　　實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，高密度基板中金屬薄層界面結(jié)構(gòu)缺陷是失效發(fā)生的重要原因。本文用雙束FIB（聚焦離子束）技術(shù)對(duì)比分析了正常和異常基板中的濺射鈦/銅界面結(jié)構(gòu)。進(jìn)而針對(duì)FIB自帶SEM分辨率不足的問(wèn)題，采用一種比較巧妙的方法將樣品傾斜安置在獨(dú)體SEM上觀察，進(jìn)而揭示