[发明专利]对电连接中具有高迁移率的组分的束缚

说明书

本申请是2008年6月5日提交的题为“对电连接中具有高迁移率的组分的束缚”的发明专利申请200880016621.1的分案申请。

技术领域

本发明涉及半导体，并且更具体地，涉及用于这样的装置的电连接。

背景技术

用于倒装式管芯附接的典型的焊球是由63％铅-37％锡制成的。就在作为传统的焊球形成处理的最后一个步骤并在附接之前发生的回流之后，焊接材料在成分和稠度方面是均匀的。图1是就在回流之后的典型的焊球100的横截面的放大照片。在该焊接材料中，存在非常易动的锡离子。结果，随着时间的过去，这些锡离子将在焊料中迁移。即使在适度的温度，迁移离子也将趋向于在一起结块，致使铅和锡经受相间隔离处理。图2是典型的焊球200在150℃的温度下(该温度在某些芯片的工作温度之内)经过1000小时之后的横截面的放大照片。在图2中很明显，对锡进行的显著的相间隔离形成图2中的浅色的块202。由于发生了该相间隔离，焊球变得更加易碎并且它的可靠性下降。同样的相间隔离也可以由于可动原子的电迁移而发生。图3是典型的焊料块300在由于可动原子的电迁移而已经发生相间隔离302时的横截面的放大照片。如同图2一样，结果是易碎的焊料块和下降的可靠性。在这两种情况中，当连接涉及已经经受相间隔离的焊料块时，连接的寿命被减少。

除了缩短寿命之外，相间隔离降低了焊料块的载流能力。这是因为原子的扩散会留下不携带电流的空隙304，而且随着处理继续以及连接经受使用中伴随的加热和冷却循环，空隙304变大并最终成为接触失败的根源。

不会导致相间隔离的一个方法是使用如同金的单个的非活性金属来形成连接。虽然这种方法避免了这个问题，但是却显著地增加了每个连接的成本，在商业应用中成本竞争是个问题，因此这对商业应用来说是不能令人满意的。

因此，在电连接的领域中需要不具有如上所述的现有技术中存在的相间隔离问题的接触方法。

而且，需要能够以成本竞争方式达到上述目的的方法。

发明内容

我们已经设计出使用通常遭受相间隔离问题的焊料或者其它金属合金来形成连接的连接，即使没有消除相间隔离问题，但实质上减少了相间隔离问题。

我们的方法的一个方面涉及制造电触点的方法。该方法涉及：在电连接的位置设置阻隔材料，在阻隔材料上设置导电的接合金属，导电的接合金属具有扩散的可动成分，选择阻隔材料的体积和扩散的可动成分的体积，使得阻隔材料的体积至少是阻隔材料的体积和扩散的可动成分的体积的组合体积的20％。

另一个方面涉及电连接。电连接在两个触点之间具有导电的接合金属，设置于导电的接合金属至少一侧的阻隔材料，以及位于阻隔材料和导电的接合金属之间的交界面的合金。合金包括至少一些阻隔材料，至少一些接合金属，和可动材料。

另外的方面涉及一种设备。该设备包括在两个电触点之间的连接，该连接包括接合金属，阻隔材料和合金，该合金具有能够随着时间的过去相间隔离的可动组成成分，在200°C的温度下维持1000小时之后，该合金实质上没有经受过相间隔离。

在此说明的优点和特点是可从代表性实施例中获得的许多优点和特点中的一部分，并且仅是为帮助理解本发明而陈述的。应当了解这些优点和特点不被认为是对权利要求所限定的本发明的限制，或者是对权利要求的等同物的限制。例如，这些优点中的一些优点互相矛盾，因为它们不能同时存在于单个实施例中。类似地，一些优点可适用于本发明的一个方面，不适用于其他方面。因此，这些特点和优点的概括在确定等效性时不应当被认为是决定性的。本发明另外的特点和优点在以下说明中从附图和权利要求中变得显而易见。

附图说明

图1是就在回流之后的典型的焊球的横截面的照片；

图2是典型的焊球在150℃的温度下经过1000小时之后的横截面的放大照片；

图3是典型的焊料块在由于可动原子的电迁移已经发生相间隔离时的横截面的放大照片；

图4是实例的韧性触点的横截面的照片；

图5是在钉扎循环处理已经被完成之后刚性触点和韧性触点的横截面的照片；

图6是在熔合处理已经被完成之后刚性触点和韧性触点的横截面的照片；

图7是在熔合处理已经被完成之后芯片的类似图6的刚性触点和韧性触点的横截面的照片；以及