Ag-Au-Pd合金鍵合線的電遷移性能研究.pdf

1、隨著集成電路的發(fā)展，目前工業(yè)中大部分封裝采用的是引線鍵合技術(shù)。目前半導(dǎo)體封裝行業(yè)采用金線作為主要的引線鍵合線，然而為了降低成本，銀合金線開始進(jìn)入人們的視野，并且開始適用于工業(yè)中。研究表明銀合金線在引線鍵合后性能達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，然而在可靠性方面，銀合金還存在風(fēng)險(xiǎn)：銀在高電流和高溫下都會產(chǎn)生遷移現(xiàn)象。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在250℃和電流密度5.04mA/μm2條件下比較銀合金線和金線的抗電遷移性能，24h后金線表面無變化，而銀合

2、金線在4h后表面就發(fā)生很大變化，說明銀合金線抗電遷移性能不如金線。⑵通過KI-TOOL軟件測量金屬引線兩端電阻的變化，研究發(fā)現(xiàn)金線兩端電阻沒有明顯的變化，然而銀合金線在電遷移過程中電阻變化明顯，前期變化平緩，在某一點(diǎn)發(fā)生熔斷從而斷路，電阻趨近無窮大。⑶采用控制變量的方法來確定溫度因素和電流密度對金屬線的電遷移的影響，溫度范圍是240~280℃而電流密度范圍是4.48~5.6 mA/μm2，結(jié)果表明金屬線的電遷移現(xiàn)象會隨著環(huán)境溫度的增加和

3、電流密度的提高而加速發(fā)生，并且會極大降低金屬線的電遷移壽命。⑷通過改變電場方向可以改變金屬原子的電遷移方向，并且對于銀合金線來說，銀離子在高溫高電流密度下從正極遷移到負(fù)極。⑸在對銀合金線表面形貌進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)線表面出現(xiàn)了黑點(diǎn)，通過檢測確定為黑色的氧化銀。通過對銀合金線表面進(jìn)行線掃描確定了銀含量的變化曲線，結(jié)果表明銀合金線表面的銀離子從正極遷移到負(fù)極即表面擴(kuò)散。⑹采用兩種方法對線內(nèi)部進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)線“頸”區(qū)域發(fā)現(xiàn)了孔洞，同時(shí)晶粒大小也