ct國立交通大學機構典藏-交通大學

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1、國立交通大學材料科學與工程學系碩士班碩士論文以錫銅化合物來抑制銲錫與銅多次迴銲時Cu6Sn5的成長ToInhibittheGrowthofCu6Sn5duringReflowUsingCu-SnCompoundsasaDiffusionBarrier研究生：胡致嘉指導教授：陳智教授中華民國101年7月以錫銅化合物來抑制銲錫與銅多次迴銲時Cu6Sn5的成長研究生：胡致嘉指導教授：陳智教授國立交通大學材料科學與工程學系碩士班摘要本論文主要研究如何抑制錫銀銲錫凸塊在多次迴銲時Cu6Sn5介金屬化合物的成長。銅與錫在高溫迴銲時會迅速反應生成介金屬化合物(IntermetallicC

2、ompounds,IMCs)，此反應甚至在室溫時仍會持續進行。因為錫銅彼此間容易產生反應，因此在微電子封裝產業中銅常常被當作金屬墊層(UnderBumpMetallurgy,UBM)的材料。但在接上銲錫後若銅持續擴散進入銲錫中，將會在銲錫中產生壓應力導致錫鬚晶的生成。故若能在銲錫凸塊接合完成後抑制介金屬化合物繼續反應，則將是一項利多的事情。不少研究都針對此議題提出解決的辦法，諸如改變銲錫成分、添加鎳層在銅金屬墊層上等等，但效果有限。根據前人的文獻，介金屬化合物Cu6Sn5的成長有賴於其彼此間的通道(Channel)，銅原子藉由通道自金屬墊層擴散進入銲錫內反應。換句話說，通道

3、在扇貝形的Cu6Sn5成長上扮演了舉足輕重的I角色。我們發現一個有效能抑止錫銅介金屬化合物成長的方法。藉由先在銅墊o層上鍍上一層約2μm的銲錫，並在260C下迴銲10分鐘，生成層狀的Cu6Sn5或是Cu３Sn，通道將會大幅的減少。本研究中主要使用兩類試片來證明此論點：第一類為實驗組，以2μm薄銲錫鍍在銅墊層上；第二類則是o對照組，用20μm厚銲錫鍍在銅墊層上。我們將薄銲錫試片先在260C下迴銲10分鐘，減少通道的數量，當該試片再接上厚銲錫時，由於銅原子擴散途徑變少，介金屬化合物的成長明顯也趨緩。在本研究中，有擴散阻擋層的試片在迴銲10分鐘後介金屬化合物僅成長0.2μm；而沒

4、有作任何前處理的對照組試片則成長了1.2μm。顯而易見地，介金屬化合物的成長確實被減緩。IIToInhibittheGrowthofCu6Sn5duringReflowUsingCu-SnCompoundsasaDiffusionBarrierGraduatestudent:Chih-ChiaHuAdvisor:ChihChenDepartmentofMaterialsScienceandEngineeringNationalChiaoTungUniversityAbstractInthisstudy,wereportedaneffectiveapproachtoinhib

5、itthegrowthofCu-Snintermetalliccompounds(IMCs)duringmultiplereflowsofSnAg2.3solderonCu.CureactswithSnataveryhighrateandtheyevencontinuetoformCu-SnIMCsatroomtemperaturesinflip-chipsolderbumps.Becauseofitsexcellentwettability,Cuservesasthepopularunder-bumpmetallurgy(UBM)inflip-chipboundary.A

6、fterjoining,ifCucontinuestodiffuseintosolder,compressivestressmaygenerateinthesolderlayerandwhiskerofSnmaygrow.ItwillbebeneficialiftheCu-Snreactionwereinhibitedafterjointing.Therefore,severalapproacheshavebeenproposedtoinhibitthegrowthoftheIMCs,includingalteringsoldercomposition,andincorpo

7、ratingNiintoCuUBM.However,noneofthemisabletosuppresstheformationoftheIMCseffectively.ThemethodfortheinhibitinggrowthoftheIMCsisproposedinthisstudy.ItisIIIreportedthattherearemanychannelsinbetweenthescallop-likeCu6Sn5IMCs.TheCuunderneaththeIMCscandiffusethrough