激光转移铜锡单IMC薄膜工艺及与铜锡薄膜界面行为

《激光转移铜锡单IMC薄膜工艺及与铜锡薄膜界面行为》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文↑（激光转移铜锡单IMC薄膜工艺及与铜锡薄膜界面行为LASER-INDUCEDTRANSFEROFCU-SNSINGLEIMCFILMANDINTERFACIALBEHAVIORAMONGIMCCOPPERANDTINFILM（朱泯西↑（2号哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TG407学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开↑↑（宋体小4号字）（宋体小4号工程硕士学位论文↑（激光转移铜锡单IMC薄膜工艺及与铜锡薄膜界面行为↑（硕士研究生：朱泯西导师：刘威申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位

2、：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG407（TimesNewRoman小4字）U.D.C:621.791（TimesNewRoman小4字）DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringLASER-INDUCEDTRANSFEROFCU-SNSINGLEIMCFILMANDINTERFACIALBEHAVIORAMONGIMCCOPPERANDTINFILM，题目太Candidate：ZhuMinxiSupervisor：L

3、iuWeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着微电子技术的进步，电子产品向着更小、更快、更薄方向发展，使微互连焊点的尺寸减小，焊点

4、内金属间化合物（IntermetallicCompound，IMC）所占体积比增大，焊点向着微纳尺度进一步发展将促使全部由IMC构成的焊点出现，由单种IMC构成的焊点相比传统焊点有其独特优良的性能，因此，对快速制备组织可控的单IMC焊点进行工艺探索和研究具有重要意义。本文首先对电沉积锡进行参数优化，并对电沉积制备多层铜锡薄膜进行工艺研究，随后完成石英基板上单IMC薄膜（Cu3Sn）的制备。利用激光前向转移技术（Laser-InducedForwardTransfer）将石英基板上的IMC薄膜转移到接收基板上，实现LIFT转移IMC薄膜

5、的参数（功率、离焦值）优化，对LIFT转移机理进行分析，并对激光辐照薄膜温度场分布进行了模拟。利用LIFT技术将IMC薄膜转移到铜基体或Cu/Sn薄膜上，制备Cu/Cu3Sn/Sn或Cu3Sn/Sn/Cu结构，高温存储反应后研究其界面行为，为利用LIFT技术快速诱发制备单IMC焊点提供技术依据。研究结果表明：分别通过磁控溅射、电沉积在石英基板上制备Cu层和Sn层后，300℃保温0.25h可完成单Cu3Sn薄膜的制备，适当增加保温时间可减小薄膜因内应力从基板上剥落的倾向。利用电沉积方法制备多层Cu/Sn薄膜时，因铜锡置换反应而使多层薄膜

6、缺陷较多，厚度难以控制。经实验证明激光的单脉冲功率、聚焦点位置、基板间距、脉宽都是影响LIFT转移IMC薄膜的重要因素，高斯激光能量分布不均匀，LIFT转移IMC薄膜易得到“火山口”形沉积点，增大激光功率，沉积点“火山口”形趋势越明显，增大离焦值可以使高斯激光能量分布更均匀，沉积点厚度分布更均匀，通过控制单脉冲功率和离焦值可获得厚度分布均匀的沉积点。沉积点尺寸随单脉冲功率增加而增加，随离焦值增加先增加后下降，LIFT过程中，长脉冲激光转移存在热扩散，IMC薄膜主要以熔化态及固态形式进行转移。EDS和XRD结果证明薄膜转移前后成分没有明

7、显变化。数值模拟结果显示，激光功率越大，作用时间越长，在束缚界面处的温度场分布越不均匀，径向梯度越大（特别是中心区域），激光通过散焦可以让束缚界面温度场分布更均匀，与实验结果完全相符。Cu/Cu3Sn/Sn结构保温反应后形成单IMC层，部分区域存在氧化层，氧化层与Cu3Sn层结合较好。Cu3Sn/Sn/Cu结构在保温反应后形成单IMC层，未施压条件下转移IMC层与新生成的IMC层部分区域发生了较好结合。关键词：IMC薄膜；激光前向转移；Cu3Sn；单IMC焊点；界面行为-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththe

8、rapiddevelopmentofIntegratedCircuit(IC)technology,electronicproductstendtobecomesmaller,faster,andthinner.Tofi