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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。