Cu/Sn电沉积的反应和用于互连的Cu/Ni/Sn纳米级多层

Cu/Sn电沉积的反应和用于互连的Cu/Ni/Sn纳米级多层(论文8000字)
摘要
电子器件的小型化导致了3D IC封装的发展需要超小型互连。这种小型互连可以完全转换进入回流后的Cu-Sn基金属间化合物（IMC）。努力提高IMC的基础互连，试图将Ni添加到Cu-Sn基IMC中。由多层互连组成Cu / Sn / Cu / Sn / Cu或Cu / Ni / Sn / Ni / Sn / Cu / Ni / Sn / Ni /Ni = 35nm，70nm和150nm依次使用焦磷酸铜，甲磺酸锡，和镍瓦浴。这些多层互连进行了调查室温老化条件和固体-液体反应，其中样品受到250℃回流60 s，300℃回流3600 s。多层膜反应的进展是通过使用X射线衍射，扫描电子显微镜和能量色散X射线进行监测光谱。同时还制备了FIB研磨的样品，用来在室温老化下进行研究。结果表明，通过在铜和锡之间插入70纳米厚的Ni层，可以避免在室温下Cu和Sn之间的过早反应。在短暂的回流期间，添加Ni抑制Cu3Sn IMC的形成。随着Ni厚度的增加，Cu的消耗量是减少，Ni开始充当阻挡层。另一方面，在长时间回流期间，样品中分别发现IMC两种类型（Cu，Ni）6Sn5和（Cu，Ni）3Sn的Cu / Ni / Sn。最后讨论了反应顺序和反应机制。
关键词  薄膜；电沉积；液固反应；固相反应；扩散；金属间化合物