[发明专利]一种使用镍微针锥的固态热压缩低温键合方法

权利要求书

1.一种使用镍微针锥的固态热压缩低温键合方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)、选择具有相互匹配的电互连焊盘的待键合元件；

2)、在待键合偶的其中一侧焊盘上形成表面部分由软性第一金属，底部由第二金属组成的凸块；

3)、在待键合偶的另一侧的焊盘上制备镍微针锥层；

4)、接合待键合元件，包括将待键合偶表面焊盘对准，使得多个带有软性金属的凸块与另一侧表面上各个镍微针锥区域匹配；以及把接触区域加热到第一温度，并使两侧接触以完成焊盘区域的电互连键合。

2.如权利要求1所述的使用镍微针锥的固态热压缩低温键合方法，其特征在于，其中镍微针锥薄膜的制备可以通过电沉积法实现，通过控制包括时间、电流密度、添加剂浓度在内的电沉积参数，控制针锥高度由200纳米到2000纳米不等。

3.如权利要求2所述的使用镍微针锥的固态热压缩低温键合方法，其特征在于，制备镍微针锥薄膜后，在表面制备防氧化层，防氧化层是高温下抗氧化的金属或合金，厚度约为数纳米到数十纳米，并且不改变针锥的表面形貌。

4.如利要求1所述的使用镍微针锥的固态热压缩低温键合方法，其特征在于，其中待键合元件的互相接触还包括施加键合压力。

5.如权利要求4所述的使用镍微针锥的固态热压缩低温键合方法，其特征在于，其中键合压力需要在第一温度期间保持数秒到数分钟，然后释放键合压力，保持时间由焊料金属种类、温度、键合压力要求的最优化结果决定。

6.如权利要求1所述的使用镍微针锥的固态热压缩低温键合方法，其特征在于，其中凸点下层的第二金属通过电沉积法制备。

7.如权利要求1所述的使用镍微针锥的固态热压缩低温键合方法，其特征在于，其中凸点表面的第一金属帽具有较低熔点，通过电沉积法制备。

8.如权利要求1所述的使用镍微针锥的固态热压缩低温键合方法，其特征在于，其中加热到第一温度可以通过接触式或者非接触式的加热方式，第一温度不超过第一金属和焊料金属的熔点，第一温度由第一金属种类和键合压力要求的最优化结果决定。

9.如权利要求2所述的使用镍微针锥的固态热压缩低温键合方法，其特征在于，所述待键合元件接合的方法是：

将待键合偶分别放置于热压缩接合器第一和第二固定装置中，保持温度低于第一温度，通过第一或第二固定装置之一或二者彼此的移动，使得一侧多个软性金属凸块和另一侧表面制备有微针锥的焊盘金属块互相接触，通过加热装置使得温度快速达到第一温度并保持，同时第一和第二固定装置之间施加压力并保持，直至接触点处实现键合，从接合器上取下键合完成的元件；

在第二温度下，经过一段时间t的热处理，提高接合性能。

10.如权利要求9所述的使用镍微针锥的固态热压缩低温键合方法，其特征在于，其中温度和接触压力保持数秒到数分钟，是由第一金属种类、温度、压力要求的最优化结果决定。

11.如权利要求9所述的使用镍微针锥的固态热压缩低温键合方法，其特征在于，其中第二温度由第一金属种类和保持时间t的最优化结果决定。