关于和Cu/Ni/Au之间的界面反应的研究 (Pd) 多层金属化

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 表面科学是一门学科.
• 微电子工程 微电子工程

背景情况:

• 低温接对于先进的微电子包装至关重要.
• (Ga) 接具有独特的挑战,因为它与常见的金属化具有反应性.
• (Ni) 经常被用作扩散屏障,但其与Ga的稳定性需要研究.

研究的目的:

• 研究Ni扩散屏障在低温Ga接过程中的界面反应和稳定性.
• 分析Ga/Ni/Cu界面上的金属间化合物 (IMC) 的形成和演变.
• 了解控制Ni消耗和Ga透的动力学和机制.

主要方法:

• 使用Cu/Ni/Pd和Cu/Ni/Au金属化结构进行了接实验.
• 在160,200,240和280°C的温度下,研究了30到270分钟的界面反应.
• 进行了微结构分析,以检查IMC形成和Ni层消耗.

主要成果:

• 富含Ga的Ni-Ga IMCs (Ga_xNi) 在较低的温度下在Ga₇Ni₃上形成.
• 温度和时间的增加导致了Ni的消耗和Cu-Ga IMCs的形成 (CuGa₂, γ3-Cu₉Ga₄).
• 在Ga-Ni和Ga-Cu IMC之间越来越大的差距允许化的Ga透,Ga₇Ni₃的生长动力学受到接口反应的影响 (激活能量:61.5 kJ/mol).

结论:

• 在低温Ga接中作为可行的扩散屏障,但其消耗取决于温度.
• 特定的Ga-Ni和Ga-Cu IMC的形成决定了接界面的演变.
• 了解Ga通过粒边界和多孔微结构的扩散是控制Ga₇Ni₃增长和确保接关节可靠性的关键.