[发明专利]一种减少微系统金属界面封装键合缺陷的方法

说明书

本发明提供了一种减少微系统金属界面封装键合缺陷的方法。本发明利用脉冲电流在键合缺陷处的集聚效应和焦耳热效应促进原子的扩散，并在外部载荷作用下实现缺陷愈合，进而减少封装键合缺陷。本发明所述方法工艺简单、操作方便，且在常温下实施，增强了键合工艺可靠性，在三维封装、微光机电系统制造等领域具有应用前景。

技术领域

本发明属于微电子封装技术领域，具体涉及一种减少微系统金属界面封装键合缺陷的方法。

背景技术

微系统三维封装技术可有效提高器件集成密度，降低电子产品尺寸、提高性能和降低功耗。其中，金属-金属界面键合是三维封装的主要结构形式，不仅能够实现机械连接，同时还能够提供电互连和导热路径，成为堆栈键合的首选。其键合机理是在一定的温度和压力作用下，相互接触的界面铜原子间相互扩散，形成牢固的键合。然而，金属键合面的洁净度、光滑度、扩散键合的充分性以及键合过程中产生的裂纹、空洞、位错等缺陷成为影响键合质量的重要且难以安全避免的因素。尤其是对于最常用的热压键合，需要采用较高的键合压力和温度(350℃-400℃)，但如此苛刻的工艺条件会导致高热应力和热损伤，继而形成大量溅射缺陷，影响三维封装的键合强度和导电导热性能。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种减少微系统金属界面封装键合缺陷的方法，本发明提供的方法在常温下实施，增强了键合工艺可靠性。

本发明提供了一种减少微系统金属界面封装键合缺陷的方法，包括以下步骤：

A)向两个器件间的金属键合层施加力载荷，同时，在所述金属键合层的界面间连接周期性脉冲电流，且每个周期包括两个同幅反向电流脉冲，持续一定时间后断开电流；

B)改变施加于所述金属键合层的力载荷的方向，同时，在所述金属键合层的界面间连接周期性脉冲电流，且每个周期包括两个同幅反向电流脉冲，持续一定时间后断开电流；

C)重复步骤B)。

优选的，在步骤A)或步骤B)中，所述力载荷与所述金属键合层的夹角为30°～90°，所述力载荷的大小为0.5～3Mpa。

优选的，在步骤A)或步骤B)中，所述施加力载荷的时间为60～120s，所述连接周期性脉冲电流的时间为2～5s。

优选的，在步骤A)或步骤B)中，所述周期性脉冲电流幅值为10～100安培，脉宽为1～2毫秒，频率大于50赫兹。

优选的，重复步骤B)的次数为2-10次。

优选的，所述改变施加于所述键合层的力载荷的方向的角度变化不小于15°。

与现有技术相比，本发明提供了一种减少微系统金属界面封装键合缺陷的方法，包括以下步骤：A)向两个器件间的金属键合层施加力载荷，同时，在所述金属键合层的界面间连接周期性脉冲电流，且每个周期包括两个同幅反向电流脉冲，持续一定时间后断开电流；B)改变施加于所述金属键合层的力载荷的方向，同时，在所述金属键合层的界面间连接周期性脉冲电流，且每个周期包括两个同幅反向电流脉冲，持续一定时间后断开电流；C)重复步骤B)。本发明利用脉冲电流在键合缺陷处的集聚效应和焦耳热效应促进原子的扩散，并在外部载荷作用下实现缺陷愈合，进而减少封装键合缺陷。本发明所述方法工艺简单、操作方便，且在常温下实施，增强了键合工艺可靠性，在三维封装、微光机电系统制造等领域具有应用前景。

附图说明

图1为本发明提供的减少微系统金属界面封装键合缺陷的方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种减少微系统金属界面封装键合缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：