[发明专利]包括在优选方向生长的Cu6Sn5晶粒的电性连接结构及其制备方法

权利要求书

1.一种包括在优选方向生长的Cu₆Sn₅晶粒的电性连接结构的制备方法，包括步骤：

A、提供一第一基板；

B、在该第一基板的部分表面形成一第一纳米双晶铜层；

C、使用一焊料将该第一基板与一第二基板连接，该第二基板具有一第二电性垫，该第二电性垫包括一第二纳米双晶铜层，且该焊料配置于该第一纳米双晶铜层与该第二纳米双晶铜层之间；以及

D、以200℃至300℃的温度进行回焊(reflow)使该焊料至少部分转换为一介金属化合物(intermetallic compound，IMC)层，且该介金属化合物层包括在优选方向(orientational)生长的多个Cu₆Sn₅晶粒；

其中，该第一纳米双晶铜层及该第二纳米双晶铜层的50％以上的体积分别包括多个双晶铜晶粒。

2.如权利要求1所述的电性连接结构的制备方法，其中，50％以上相邻的该多个Cu₆Sn₅晶粒方向的夹角为0至40度。

3.如权利要求1所述的电性连接结构的制备方法，其中，50％以上的该多个Cu₆Sn₅晶粒的[0001]方向与该第一纳米双晶铜层的[0001]方向的夹角为0至40度，且50％以上的该多个Cu₆Sn₅晶粒的[0001]方向与该第二纳米双晶铜层的[0001]方向的夹角为0至40度。

4.如权利要求1所述的电性连接结构的制备方法，其中，该步骤D中，回焊的时间为30秒至10分钟。

5.如权利要求1所述的电性连接结构的制备方法，其中，该步骤D中，回焊的温度为240℃至280℃。

6.如权利要求1所述的电性连接结构的制备方法，其中，该多个Cu6Sn5晶粒与该第一纳米双晶铜层之间还包括一Cu₃Sn层，且该Cu₃Sn层的厚度与该多个Cu₆Sn₅晶粒中高度最高的晶粒高度比[Cu₃Sn层的厚度]/[多个Cu₆Sn₅晶粒中高度最高的晶粒高度]为0至0.3。

7.如权利要求1所述的电性连接结构的制备方法，其中，该多个Cu₆Sn₅晶粒所构成的层的厚度为500nm至10μm。

8.如权利要求6所述的电性连接结构的制备方法，其中，该Cu₃Sn层的厚度为1nm至1000nm。

9.如权利要求1所述的电性连接结构的制备方法，其中，该多个双晶铜晶粒彼此间互相连接，该每一双晶铜晶粒由多个纳米双晶铜沿着[111]晶轴方向堆叠而成，且相邻的该双晶铜晶粒间的堆叠方向的夹角为0至20度。

10.如权利要求1所述的电性连接结构的制备方法，其中，该步骤B的该第一纳米双晶铜层的形成方法选自直流电镀、脉冲电镀、物理气相沉积、化学气相沉积、以及蚀刻铜箔所组成的集合。

11.如权利要求10所述的电性连接结构的制备方法，其中，当该步骤B使用电镀形成该第一纳米双晶铜层时，电镀所使用的一电镀液包括有：一铜的盐化物、一酸、以及一氯离子源。

12.如权利要求11所述的电性连接结构的制备方法，其中，该电镀液还包括一物质选自明胶(gelatin)、界面活性剂、晶格修整剂、及其混合所组成的集合。

13.如权利要求11所述的电性连接结构的制备方法，其中，该电镀液中的酸为硫酸、甲基磺酸、或其混合。

14.如权利要求1所述的电性连接结构的制备方法，其中，该第一基板包括有一第一电性垫，该第一电性垫包括该第一纳米双晶铜层。

15.如权利要求1所述的电性连接结构的制备方法，其中，该第一纳米双晶铜层的厚度为0.1μm～500μm。