March 11, 2021
Paket içi sistem entegratörleri, bağ aralığı düştükçe kalıp arasında bakırdan bakıra doğrudan bağlanmaya doğru ilerliyor, bu da aygıtları heterojen bir pakette bağlamak için kullanılan lehimi daha az pratik hale getiriyor.
Termokompresyon bağlamada, çıkıntılı bakır çıkıntılar, alttaki substrat üzerindeki pedlere bağlanır.Hibrit bağlamada, bakır pedler bir dielektrik içerisine yerleştirilerek oksidasyon riskini azaltır.Her iki durumda da bakırın yüzey yayınımı, bağ oluşumunun oranını ve sıcaklığa bağımlılığını tanımlar.
Her iki durumda da bakırın yüzey yayınımı, bağ oluşumunun oranını ve sıcaklığa bağımlılığını tanımlar.Bakır, kübik bir kafes içinde kristalleşir; açıkta kalan yüzey, küpün yüzüne, dört zıt köşeyi kesen bir düzleme veya üç köşeyi kesen bir düzleme karşılık gelir.Kristalograflar bu yüzleri (100), (110) ve (111) sırasıyla kafesin Miller indekslerine göre etiketlerler.
Bakırda, oksidasyon çok daha yavaştır ve yayılma, büyüklük dereceleri daha hızlıdır: (111) yüzeyinde 250 ° C'de 1,22 x 10-5 cm2 / sn, ancak (100) yüzeyinde yalnızca 4,74 × 10-9 cm2 / sn yüzey ve (110) yüzeyinde 3.56 x 10-10 cm2 / sn.Yüzeyleri yapıştırırken (111), Chien-Min Liu ve Tayvan'daki Ulusal Chiao Tung Üniversitesi'ndeki meslektaşları, 150 ° C'ye kadar düşük sıcaklıklarda sağlam bağlantılar elde ederken, daha az yönlendirilmiş yüzeyler 350 ° C'ye yakın minimum yapıştırma sıcaklıklarına sahipti.Tipik lehim yeniden akış işlemleri yaklaşık 250 ° C'de çalışır ve birçok geçici yapışkan bileşik bu sıcaklık aralığı için tasarlanmıştır.
(111) yüzeyi ayrıca daha yüksek bir atom yoğunluğu sunarak daha güçlü bir bağ sağlar.Tanelerin% 25'inden daha azının bu yönde yönlendirildiği yüzeyler, bağ kopmasına meyilliydi.
Yüzey oryantasyonu, bakır özellikleri biriktirmek için kullanılan elektro kaplama işlemine bağlıdır.Applied Materials proses mühendisi Marvin Bernt, geniş, sığ özelliklerin önemli yan duvarları olmadığını açıkladı.Özelliğin alt kısmı, odaklı büyüme için bir şablon görevi görebilir.Özellik derinliği arttıkça, uyumlu bir tohum katmanı, yan duvarlar boyunca boşlukların kaplanması riskini azaltmaya yardımcı olur.
Ne yazık ki, büyüyen bakır katman, tüm tohum yüzeylerinde eşit bir şekilde birikme eğilimindedir.Özelliğin dibinden büyüyen sütunlu taneler, yan duvarlardan büyüyen taneler tarafından kesilir.1,5'ten büyük en boy oranları için, bu "kıstırma" dahili boşluklara bile yol açabilir.Kaplama işlemi, yönlendirme, biriktirme oranı ve boşluksuz büyüme arasındaki ödünleşmeleri dengelemelidir.
Tane boyutu ve yönü de ped boyutundan bağımsız olarak ped dizisi içindeki konumdan etkilenir.Kenar pedleri, dizinin içine doğru artan daha küçük taneciklere sahiptir.Samsung'daki SeokHo Kim ve meslektaşları, muhtemelen elektrokaplama sırasında akım yoğunluğundaki değişiklikler nedeniyle tane oryantasyonunun ped boyutuna ve ped konumuna bağlı olduğunu buldu.İstenilen sütunlu tanelerin elde edilmesi, bu durumda, tohum tabakası arasındaki etkileşime, kaplama aleti tarafından sağlanan mevcut dalga biçimine ve kaplama banyosunun kimyasına bağlıdır.
Yönlendirilmiş iki yüzey karşılaştığında, sonuçlar dikkat çekicidir.Ulusal Chiao Tung Üniversitesi'nden Jing Ye Juang ve meslektaşları, ön bağlanma arayüzünü yok eden sürekli bir kafes yapısı gözlemlediler.Çekme testlerinde, bakır-bakır arayüzü hem bakır-silikon bağından hem de numune ile test fikstürü arasındaki yapışkandan daha güçlüydü.Benzer şekilde, elektrik direnci dökme bakırınkiyle karşılaştırılabilirdi.
Başarılı bakırdan bakıra bağlama, tutarlı bakır tane yapısı sağlayabilen bir elektro kaplama işlemine bağlıdır.Elektrokaplama BEOL ve TSV uygulamaları için iyi kurulmuş olsa da, bakırdan bakıra yapıştırmanın özel gereksinimleri yenidir. (Katherine Derbyshire'dan)