基于3D封装的纳米孪晶Cu互连机理与可靠性
批准号:
51671046
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
黄明亮
依托单位:
学科分类:
金属材料设计、计算与表征
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨帆、黄斐斐、邹林、吕起鹏、范萌、邱妍、匡佳萌
中文摘要
3D封装互连技术是微电子制造中亟需解决的关键技术。本项目旨在系统研究择优取向纳米孪晶Cu(nt-Cu)作为新型凸点下金属化层(UBM)在3D封装互连中的基础科学问题与潜在的应用价值。阐明基于不同择优取向纳米孪晶Cu/钎料之间的界面反应互连机理与取向效应,揭示纳米孪晶Cu/钎料界面金属间化合物(IMC)生长与晶体取向演变规律;阐明利用电流驱动键合(CBD)新方法在纳米孪晶Cu上单向生长择优取向IMC的机理;阐明nt-Cu/Sn基钎料/nt-Cu与nt-Cu/IMC/nt-Cu微互连焊点在电迁移条件下界面IMC生长的极性效应、微观组织与晶体取向演变规律,揭示纳米孪晶界对界面空位的吸收与抑制Kirkendall孔洞形成的机制;评价纳米孪晶Cu UBM/钎料互连结构的力学性能与失效模式,建立基于择优取向纳米孪晶Cu UBM/钎料互连结构在3D封装中的可靠性理论与评估方法。
英文摘要
Three-dimensional (3D) packaging technology is an issue that needs to be addressed urgently in the development of microelectronics manufacturing technology. The present project aims to research the basic scientific issues and potential application value of preferred oriented nanotwinned Cu (nt-Cu) as a new type of under bump metallization (UBM) in the 3D packaging technology. The project will clarify the interfacial reaction mechanism and the orientation effects of nanotwinned Cu/solder during soldering, reveal the growth and crystal orientation evolution of intermetallic compound (IMC) at the nt-Cu/solder interface; clarify the growth mechanism of preferred orientation IMC on nt-Cu using the new current driven bonding (CDB) method, clarify the polarity effect of interfacial IMC, the evolution rule of microstructure and crystal orientation in Cu/Sn-based solder/nt-Cu and nt-Cu/IMC/nt-Cu micro interconnect undergoing electromigration, reveal the mechanism of interfacial vacancy absorption at twins grain boundaries and the mechanism of twins grain boundaries on inhibiting the formation of Kirkendall voids. The project will characterize the mechanical properties of preferential orientated nt-Cu interconnect and reveal its failure mode and mechanism, establish the reliability theory and evaluation method of cross-scale 3D packaging.
本项目旨在研究新型择优取向纳米孪晶Cu(nt-Cu)凸点下金属化层(UBM)上生成择优取向屋脊状Cu6Sn5金属间化合物(Intermetallic Compound,IMC)晶粒的本质;探究择优取向纳米孪晶Cu UBM对界面金属间化合物(IMCs)生长的影响机制;阐明利用电流驱动键合(CBD)新方法在纳米孪晶Cu上制备单一择优取向的全IMC焊点的生长机理。代表性成果包括:.1)揭示了择优取向屋脊状Cu6Sn5在择优取向纳米孪晶Cu UBM上的形核条件;.2)确立了择优取向纳米孪晶Cu UBM对界面金属间化合物(IMCs)生长动力学的影响机制;.3)在择优取向纳米孪晶Cu上制备出高剪切性能的单一择优取向全IMC焊点,在3D封装中具有潜在的应用价值。.
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DOI:
10.11900/0412.1961.2020.00009
发表时间:
2020
期刊:
金属学报
影响因子:
--
作者:
[张志杰, 黄明亮]
通讯作者:
黄明亮
DOI:
10.1007/s10853-019-03448-1
发表时间:
2019-02
期刊:
Journal of Materials Science
影响因子:
4.5
作者:
[Z. J. Zhang;M. Huang]
通讯作者:
Z. J. Zhang;M. Huang
In situ observation on electromigration-induced anomalous precipitation of Ag3Sn phase in Ag-contained solder joints
含银焊点电迁移引起Ag3Sn相异常析出的原位观察
DOI:
--
发表时间:
2021
期刊:
Journal of Electronic Materials
影响因子:
2.1
作者:
[Z.J. Zhang, M.L. Huang]
通讯作者:
M.L. Huang
Interaction Between beta-Sn Grain Orientation and Electromigration Behavior in Flip-Chip Lead-Free Solder Bumps
倒装芯片无铅焊料凸点中 β-Sn 晶粒取向与电迁移行为之间的相互作用
DOI:
10.11900/0412.1961.2017.00426
发表时间:
2018
期刊:
Acta Metallurgica Sinica
影响因子:
2.3
作者:
[Huang Mingliang, Sun Hongyu]
通讯作者:
Sun Hongyu
Complexation Behavior and Co-Electrodeposition Mechanism of Au-Sn Alloy in Highly Stable Non-Cyanide Bath
高稳定无氰镀液中Au-Sn合金的络合行为及共电沉积机理
DOI:
10.1149/2.0721803jes
发表时间:
2018-01-01
期刊:
JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY
影响因子:
3.9
作者:
[Huang, F. F., Huang, M. L.]
通讯作者:
Huang, M. L.
共 12 条
航天电子产品微互联焊点在尺度效应及多应力耦合作用下失效机理
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批准号:U1837208
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:232.0万元
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批准年份:2018
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负责人:黄明亮
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依托单位:
微凸点中电迁移与Sn晶粒取向相互作用研究
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批准号:51475072
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项目类别:面上项目
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2014
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负责人:黄明亮
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依托单位:
单晶基体界面反应及其对微细无铅焊点可靠性的影响
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批准号:51171036
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2011
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负责人:黄明亮
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依托单位:
无铅化电子封装钎焊界面反应及焊点可靠性的基础研究
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批准号:U0734006
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:150.0万元
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批准年份:2007
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负责人:黄明亮
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依托单位:
从基体金属溶解的角度研究现代电子封装中固/液界面反应
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批准号:50641007
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:9.0万元
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批准年份:2006
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负责人:黄明亮
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依托单位:
国内基金
海外基金