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倒装芯片技术中无铅凸点电迁移研究
资料介绍
论文简述了半导体芯片互连凸点的电迁移现象及其基本理论，综述了国内外的研究现状，设计了倒装芯片封装技术中无铅凸点电迁移的研究内容和试验方案。进行了电迁移的试验研究和数值计算，并且深入探讨和分析了影响电迁移的因素。研究发现，当电流密度超过电迁移门槛值时，电流密度的增加显著的减短了中值失效时间。这主要是由于更多的电子推动原子迁移，从而使得空洞更容易聚集和扩展，产生失效。电流密度聚集通常出现在UBM和凸点的界面，由此引起的焦耳热效应加速了失效过程。
试验表明，Ni/Au膜的UBM减缓了电迁移过程，UBM较厚的试样电迁移比UBM较薄的试样长。电迁移电压一时间曲线都有三个阶段：电压的稳定上升阶段，电压的波动阶段和快速失效阶段。这三个阶段分别对应不同的电迁移过程，即空洞的形核阶段、空洞的聚集扩展阶段和熔断失效阶段。另一个独特现象是IMC演化的极性效应。阴极处的IMC在电子流的作用下不断长大、剥落和迁移；迁移到阳极附近的原子产生了新的IMC，并与阳极原来的IMC聚集在一起，形成IMC的堆积。试验还表明，热老化条件下IMC的长大非常缓慢，而且没有出现极性效应。IMC在芯片和基板两侧的生长速度并不显著，形貌也基本类似。
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