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金球键合金属间覆盖率测量
热超声键合过程中，金球和铝合金金属化层之间的焊接是通过界面处金和铝的固态混合以及金铝金属间相的形成而发生的。由该金属间相组成的总键合面积的比例通常称为金属间覆盖率，缩写为 IMC。超声波对于通过摩擦形成 IMC 至关重要 [1-3]，但在整个界面上并不均匀，开始时是离散的岛状物，在超声波的作用下生长，最终将球锚定在铝金属化层上。如果优化了键合参数，大部分界面面积（多达 70-80%）应由 IMC 组成。在拉力测试期间，金-铝界面保持机械强度所需的最小 IMC 量只需略大于导线的横截面积。但是，如果界面大面积未键合，空气、空气中的污染物和环氧模塑料就会渗入球底，从而导致后续组装步骤中发生氧化和腐蚀反应。因此，最大化 IMC 是优化球键合工艺的重要部分。IMC 的测量通常是通过使用不会侵蚀金属间化合物或金的 KOH 溶液溶解 Al 键合垫 [4] 并观察球底面来完成的。确定形成坚固球键合所需的 IMC 的精确量并不是一门精确的科学，但经验准则是，真正键合球面积的 70% 应由 Au-Al 金属间化合物组成。有两种常用方法可用于查看和记录金球底面图像中的金属间化合物覆盖率，以便随后使用图像分析软件进行测量。第一种是使用光学显微镜 (LM)，第二种是使用扫描电子显微镜 (SEM)。SEM 要求将样品镀金，并放置在 SEM 腔中，然后抽真空并进行检查，而 LM 不需要特殊且耗时的样品制备，被认为比 SEM 更快、更容易。但是，每种方法都有其优点，并且需要了解某些因素，尤其是 LM，才能正确测量 IMC。光学显微镜可以使用不同的照明模式，与 SEM 不同，在显微镜和照明下对样品进行对准可能会使 IMC 的识别和测量变得复杂，并且很容易导致错误的测量。但是，虽然覆盖率的光学评估更快，但也更难以解释。在半导体封装的组装工程鉴定中，由于耗时较少，因此似乎更倾向于采用光学评估金属间覆盖率。在新封装鉴定的组装工程阶段，可能需要通过 SEM 测量 IMC 来获得详细信息。但是，在大规模生产过程中，光学测量可能更合适，因为它们耗时较少。本文的目的是提供
等温时效过程中Cu/Al金属间化合物及铜球键合处裂纹的生长行为
在微电子领域，铜线越来越多地代替金线用于制作键合互连。在这些应用中使用铜有许多潜在的好处，包括更好的电气和机械性能以及更低的成本。通常，导线键合到铝接触垫上。然而，人们对导线/垫界面处 Cu/Al 金属间化合物 (IMC) 的生长了解甚少，如果过度生长，会增加接触电阻并降低键合可靠性。为了研究 Cu 球键合中 Cu/Al IMC 的生长，在 250 C 下高温老化长达 196 小时，以加速键合的老化过程。然后记录了 Cu/Al IMC 的生长行为，并获得了 6.2 ± 1.7 · 10 14 cm 2 /s 的 IMC 形成速率。除了垂直于键合界面的常规 yz 平面横截面外，还报告了平行于界面层的 xy 平面横截面。在光学显微镜下，在球键合 xy 平面横截面上，Cu/Al 界面处有三层 IMC 层，它们的颜色不同。微 XRD 分析结果证实，Cu 9 Al 4 和 CuAl 2 是主要的 IMC 产物，而发现第三相，可能是 CuAl。在老化过程中，IMC 膜从键合外围开始生长，并向内传播至中心区域。随后，随着老化时间的增加，在 IMC 层和 Cu 球表面之间观察到空洞，也是从键合外围开始。空洞最终连通并向中心区域发展，导致球和金属间层之间几乎完全断裂，这是 81 小时后观察到的。2007 Elsevier Ltd. 保留所有权利。