CN104690383A - 一种全金属间化合物互连焊点的制备方法及结构 - Google Patents

一种全金属间化合物互连焊点的制备方法及结构 Download PDF

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Abstract

一种全金属间化合物互连焊点的制备方法及结构，第一衬底上制备单晶或择优取向第一金属焊盘和钎料凸点，第二衬底上制备第二金属焊盘和可焊层，将钎料凸点和第二金属焊盘一一对准、接触放置，形成一个组合体，对该组合体在所需温度下进行钎焊回流，同时施加电流密度I/S的直流电流，并使电流方向由第一金属焊盘指向第二金属焊盘，直至钎料凸点熔化后发生钎焊反应全部转变为金属间化合物，形成单一取向金属间化合物互连焊点。本发明的方法不仅加速了金属间化合物的形成速率，显著提高制作效率，而且形成的金属间化合物为单一取向，提高了焊点的力学性能和服役可靠性，与半导体和封装技术工艺有良好的兼容性，实现了低温互连高温服役。

Description

一种全金属间化合物互连焊点的制备方法及结构
技术领域
本发明属于电子制造领域，涉及一种全金属间化合物互连焊点的制备方法及结构。
背景技术
在微电子工业中，随着超大规模集成电路硅芯片技术正在逼近摩尔定律的极限，封装技术也从二维封装逐渐到三维封装转变。本质上，三维封装的目的是将芯片技术和封装技术结合在一起。目前，用于二维封装的倒装芯片微凸点的直径大约为100μm，而在三维封装技术中微凸点的直径可能减少至1μm。微凸点尺寸的持续减小，对互连焊点将主要带来两方面的可靠性问题。
首先，微小尺寸焊点在较高温度下长期服役，由于界面金属间化合物会不断生长粗化，使其在整个焊点中所占的比例显著增大，甚至焊点中的钎料会全部转变为仅含有数个晶粒的金属间化合物。在界面金属间化合物生长粗化的过程中，金属焊盘/界面金属间化合物以及界面金属间化合物/钎料的界面上会由于金属原子的扩散不平衡而形成柯肯达尔空洞等缺陷，在外力或热应力作用下界面上容易形成裂纹，导致互连焊点发生断裂，最终造成电子产品的失效。
其次，单位面积上微凸点的密度将增加4个数量级，提高了封装的功率密度；而微凸点体积将减少6个数量级，通过微凸点的平均电流密度将从102A/cm2升高到106A/cm2，使得焊点中产生更多的焦耳热。对于低熔点钎料而言，焦耳热可能会导致焊点局部熔化，从而导致焊点的失效。因此，想要提高焊点的可靠性必须选用熔点高的钎料，对于目前可用的高铅钎料和金锡合金钎料等高熔点钎料而言，前者对人体健康和环境有严重的危害，其淘汰已是大势所趋，而后者成本又太高。此外，采用高熔点钎料进行钎焊回流的工艺温度较高，对电子元器件产生较严重的损伤。
全金属间化合物微焊点是解决上述问题的一种有效方法。由于原子和电子沿晶粒不同取向的扩散速率不同，焊点中不同取向的金属间化合物晶粒其抗电迁移和热迁移性能也不同。对于倒装芯片结构来说，其中存在大量的微焊点，因此在完成互连后不可避免的会有一些焊点由于其中晶粒的取向不利，在电子产品使用过程中提前失效，进而降低电子产品的使用寿命。因此，控制倒装芯片中所有微焊点内的界面金属间化合物使其取向一致就显得尤为重要，可提高3D封装可靠性。
现有全金属间化合物微焊点的制备方法主要包括：高温时效法、超声键合法和纳米金属间化合物颗粒法等。对于高温时效法，其需要的反应时间至少几个小时，生产效率过低；对于超声键合法，由于超声的加入，可能会对较脆的芯片造成损伤；对于纳米金属间化合物颗粒法，工艺复杂，成本较高。同时，上述三种方法生成的金属间化合物均存在取向各异，且在生长过程中易生成微空洞，对微焊点的可靠性将产生不利的影响。
针对现有制备全金属间化合物微互连焊点技术中存在的问题，亟需一种快速制备取向一致的金属间化合物的新方法。电迁移的本质是在高电流密度作用下发生的金属原子定向扩散迁移的现象，其本质是电子在电场中运动的过程中与金属原子发生相互碰撞后，会将本身的部分动量传递给金属原子，当原子获得的能量超过其扩散所需的驱动力时，就会发生电迁移。
发明内容
本发明提供了一种全金属间化合物互连焊点的制备方法及结构，在钎焊回流时对焊点施加一定的直流电流，诱发大量的金属原子从焊点阴极焊盘溶解到液态钎料中，并向焊点阳极快速扩散迁移，从而在焊点阳极单晶或择优取向金属焊盘上快速生长成单一取向全金属间化合物，而焊点阴极金属焊盘上金属间化合物的生长受到抑制，直至钎料全部反应消耗完毕，形成全金属间化合物互连焊点结构。该方法在传统的回流温度下进行，避免对元器件造成高温损伤，与现有封装工艺具有良好的兼容性；该方法金属间化合物生长速率快，显著提高了全金属间化合物焊点的制备效率；金属间化合物具有单一取向，提高了焊点的力学性能，进而提高了微焊点的服役可靠性。
本发明采用的技术方案如下：
一种全金属间化合物互连焊点的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：提供第一衬底，在所述第一衬底上采用电镀或溅射的方法制备至少一个第一金属焊盘，对所述第一金属焊盘进行退火处理，在所述退火处理后的第一金属焊盘上采用电镀、溅射、气相沉积、蒸镀或植球后再回流的方法制备钎料凸点；提供第二衬底，在所述第二衬底上采用电镀或溅射的方法制备至少一个第二金属焊盘，在所述第二金属焊盘上采用电镀、溅射或化学沉积的方法制备可焊层；
所述第一金属焊盘为单晶或具有择优取向；
所述第一金属焊盘和第二金属焊盘具有相同的材质，优选为Cu、Ni、Ag和Au中的一种，且具有相同的排布图形；
优选的，所述可焊层为Ni、Au、Pd、Ag、OSP中的一种或几种，且不同于所述第二金属焊盘的材质；
优选的，所述钎料凸点为纯Sn、In或Sn-Ag、Sn-Cu、Au-Sn合金中的一种；
步骤二：将钎料凸点和第二金属焊盘一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤三：对步骤二形成的组合体加热至所需温度下进行钎焊回流，同时施加一定的直流电流，即在组合体中形成一定的电流密度，并使电流方向由第一金属焊盘指向第二金属焊盘，直至钎料凸点熔化后发生钎焊反应全部转变为金属间化合物；
所述电流密度定义为I/S，所述I为通过第一金属焊盘的电流值，所述S为第一金属焊盘的横截面积；
所述电流密度不小于0.5×104A/cm2，优选为0.5×104A/cm2～6.0×104A/cm2；
所述金属间化合物在第一金属焊盘上形成生长；
优选的，所述钎料凸点的直径为1～100μm；
所述第二金属焊盘的厚度，根据钎料凸点和金属焊盘的材质，并使钎料在钎焊反应中全部反应形成金属间化合物为准，本领域的技术人员可根据实际需求进行选择，优选为2～100μm；
所述第一金属焊盘和第二金属焊盘在钎焊反应后仍有剩余；
所述金属间化合物为Cu-Sn、Ni-Sn、Cn-In、Ni-In、Ag-Sn、Ag-In、Au-Sn中的一种；
所述步骤二中可焊层的表面涂覆有焊剂。
本发明中形成电流密度所采用的加电装置为直流电源。
本发明中，在电流密度存在的条件下进行钎焊回流的过程中，金属焊盘和钎料的材质、电流密度和回流温度是影响金属间化合物的生长速率和结构的最主要因素，其它因素影响较小；金属间化合物的生长速率随电流密度的增大而增加。因此，本发明不限于上述技术方案中的结构。
一种全金属间化合物互连焊点结构，包括第一衬底和位于所述第一衬底上的至少一个第一金属焊盘，第二衬底和位于所述第二衬底上的至少一个第二金属焊盘，所述第一金属焊盘为单晶或具有择优取向，所述第一金属焊盘和第二金属焊盘通过金属间化合物连接，所述金属间化合物沿所述直流电流的方向具有单一取向。
本发明的有益效果是：金属间化合物具有单一取向，提高了焊点的热循环、热冲击、疲劳等力学性能以及抗电迁移、抗热迁移性能；钎焊反应时施加直流电流，促使金属原子发生电迁移，加速了界面金属间化合物的生长速率，显著提高了全金属间化合物焊点的制作效率；金属间化合物从阳极金属基底上向阴极金属基底连续生长，可有效避免形成的金属化合物中出现孔洞；有效抑制了钎焊回流过程中在金属间化合物和金属焊盘之间的界面上形成柯肯达尔空洞，提高了焊点的力学性能；形成的单一取向全金属间化合物焊点具有较好的热稳定性，可在400℃以上长期可靠服役；采用传统的回流温度进行钎焊，避免对元器件造成高温损伤，实现低温互连高温服役；与现有半导体及封装工艺兼容性好，工艺简单，成本低，适合大规模生产。
附图说明
图1为本发明步骤二中形成的组合体的示意图。
图2为本发明步骤三中对组合体施加直流电流的结构示意图。
图3为本发明步骤二中涂覆焊剂后形成的组合体的示意图。
图4为本发明步骤三中对涂覆焊剂的组合体施加直流电流的结构示意图。
图5为本发明制备的全金属间化合物互连焊点的示意图。
图6为本发明实施例1、3和5中界面金属间化合物生长速率与传统时效(无电流)界面金属间化合物生长速率的对比图。
图7为本发明实施例3中形成的单一取向Cu6Sn5金属间化合物的电子背散射衍射(EBSD)照片。
附图标记说明：10-第一衬底；20-第一金属焊盘；22-钎料凸点；30-第二衬底；40-第二金属焊盘；42-可焊层；44-焊剂；50-金属间化合物。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1、图2和图5所示，本发明的全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供第一衬底10，在第一衬底10上溅射厚1μm的单晶Cu第一金属焊盘20的阵列，对单晶Cu第一金属焊盘20进行退火处理后在其上电镀Sn，经回流后形成直径为1μm的Sn钎料凸点22；提供第二衬底30，在第二衬底30上溅射厚2μm的多晶Cu第二金属焊盘40的阵列，使单晶Cu第一金属焊盘20和多晶Cu第二金属焊盘40的阵列图形相同，在多晶Cu第二金属焊盘40上电镀Ni/Au可焊层42；
步骤二：将Sn钎料凸点22和Ni/Au可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤三：加热步骤二形成的组合体至260℃并进行钎焊回流，同时对组合体施加直流电流，使通过单晶Cu第一金属焊盘20的电流密度为0.5×104A/cm2，且电流方向由单晶Cu第一金属焊盘20指向多晶Cu第二金属焊盘40，直至Sn钎料凸点22熔化后发生钎焊反应全部转变为Cu6Sn5金属间化合物50，得到单一取向全金属间化合物互连焊点。
如图6所示，本实施例中电流密度为0.5×104A/cm2通电条件下的Cu6Sn5金属间化合物生长速率显著大于传统钎焊回流无电流条件下的Cu6Sn5金属间化合物生长速率。
实施例2：
如图3、图4和图5所示，本发明的全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供第一衬底10，在第一衬底10上电镀厚5μm具有良好择优取向的Ni第一金属焊盘20的阵列，对择优取向Ni第一金属焊盘20进行退火处理后在其上电镀Sn，经回流后形成直径为10μm的Sn钎料凸点22；提供第二衬底30，在第二衬底30上电镀厚20μm的多晶Ni第二金属焊盘40的阵列，使择优取向Ni第一金属焊盘20和多晶Ni第二金属焊盘40的阵列图形相同，在多晶Ni第二金属焊盘40上电镀Au可焊层42；
步骤二：在Au可焊层42的表面涂覆焊剂44，将Sn钎料凸点22和Au可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤三：加热步骤二形成的组合体至260℃下进行钎焊回流，同时对组合体施加直流电流，使通过择优取向Ni第一金属焊盘20的电流密度为0.75×104A/cm2，且电流方向由择优取向Ni第一金属焊盘20指向多晶Ni第二金属焊盘40，直至Sn钎料凸点22熔化后发生钎焊反应全部转变为Ni3Sn4金属间化合物50，得到单一取向全金属间化合物互连焊点。
实施例3：
如图1、图2和图5所示，本发明的全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供第一衬底10，在第一衬底10上电镀厚30μm具有良好择优取向的Cu第一金属焊盘20的阵列，对择优取向Cu第一金属焊盘20进行退火处理后在其上电镀Sn，经回流后形成直径为100μm的Sn钎料凸点22；提供第二衬底30，在第二衬底30上电镀厚100μm的多晶Cu第二金属焊盘40的阵列，使择优取向Cu第一金属焊盘20和多晶Cu第二金属焊盘40的阵列图形相同，在多晶Cu第二金属焊盘40上化学沉积OSP可焊层42；
步骤二：将Sn钎料凸点22和OSP可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤三：加热步骤二形成的组合体至260℃下进行钎焊回流，同时对组合体施加直流电流，使通过择优取向Cu第一金属焊盘20的电流密度为1.0×104A/cm2，且电流方向由择优取向Cu第一金属焊盘20指向多晶Cu第二金属焊盘40，直至Sn钎料凸点22熔化后发生钎焊反应全部转变为Cu6Sn5金属间化合物50，得到单一取向全金属间化合物互连焊点。
如图6所示，本实施例中电流密度为1.0×104A/cm2通电条件下的Cu6Sn5金属间化合物生长速率显著大于传统钎焊回流无电流条件下的Cu6Sn5金属间化合物生长速率。如图7所示，所形成的Cu6Sn5金属间化合物50具有单一取向。
实施例4：
如图1、图2和图5所示，本发明的全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供第一衬底10，在第一衬底10上溅射厚2μm的单晶Ni第一金属焊盘20的阵列，对单晶Ni第一金属焊盘20进行退火处理后在其上电镀In，经回流后形成直径为10μm的In钎料凸点22；提供第二衬底30，在第二衬底30上电镀厚20μm的多晶Ni第二金属焊盘40的阵列，使单晶Ni第一金属焊盘20和多晶Ni第二金属焊盘40的阵列图形相同，在多晶Ni第二金属焊盘40上电镀Pd/Au可焊层42；
步骤二：将In钎料凸点22和Pd/Au可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤三：对步骤二形成的组合体在180℃下进行钎焊回流，同时对组合体施加直流电流，使通过单晶Ni第一金属焊盘20的电流密度为1.5×104A/cm2，且电流方向由单晶Ni第一金属焊盘20指向多晶Ni第二金属焊盘40，直至In钎料凸点22熔化后发生钎焊反应全部转变为Ni-In金属间化合物50，得到单一取向全金属间化合物互连焊点。
实施例5：
如图1、图2和图5所示，本发明的全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供第一衬底10，在第一衬底10上电镀厚20μm具有良好择优取向的Cu第一金属焊盘20的阵列，对择优取向Cu第一金属焊盘20进行退火处理后在其上电镀Sn-Cu，经回流后形成直径为80μm的Sn-Cu钎料凸点22；提供第二衬底30，在第二衬底30上电镀厚80μm的多晶Cu第二金属焊盘40的阵列，使择优取向Cu第一金属焊盘20和多晶Cu第二金属焊盘40的阵列图形相同，在多晶Cu第二金属焊盘40上电镀Ag可焊层42；
步骤二：将Sn-Cu钎料凸点22和Ag可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤三：加热步骤二形成的组合体至260℃下进行钎焊回流，同时对组合体施加直流电流，使通过择优取向Cu第一金属焊盘20的电流密度为2.0×104A/cm2，且电流方向由择优取向Cu第一金属焊盘20指向多晶Cu第二金属焊盘40，直至Sn-Cu钎料凸点22熔化后发生钎焊反应全部转变为Cu6Sn5金属间化合物50，得到单一取向全金属间化合物互连焊点。
如图6所示，本实施例中电流密度为2.0×104A/cm2通电条件下的Cu6Sn5金属间化合物生长速率显著大于传统钎焊回流无电流条件下的Cu6Sn5金属间化合物生长速率。
实施例6：
如图3、图4和图5所示，本发明的全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供第一衬底10，在第一衬底10上电镀厚20μm具有良好择优取向的Ni第一金属焊盘20的阵列，对择优取向Ni第一金属焊盘20进行退火处理后在其上电镀Sn，经回流后形成直径为100μm的Sn钎料凸点22；提供第二衬底30，在第二衬底30上电镀厚100μm的多晶Ni第二金属焊盘40的阵列，使择优取向Ni第一金属焊盘20和多晶Ni第二金属焊盘40的阵列图形相同，在多晶Ni第二金属焊盘40上蒸镀Ag可焊层42；
步骤二：在Ag可焊层42的表面涂覆焊剂44，将Sn钎料凸点22和Ag可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤三：加热步骤二形成的组合体至260℃下进行钎焊回流，同时对组合体施加直流电流，使通过择优取向Ni第一金属焊盘20的电流密度为2.5×104A/cm2，且电流方向由择优取向Ni第一金属焊盘20指向多晶Ni第二金属焊盘40，直至Sn钎料凸点22熔化后发生钎焊反应全部转变为Ni3Sn4金属间化合物50，得到单一取向全金属间化合物互连焊点。
实施例7：
如图3、图4和图5所示，本发明的全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供第一衬底10，在第一衬底10上溅射2μm单晶Cu第一金属焊盘20的阵列，对单晶Cu第一金属焊盘20进行退火处理后在其上溅射In，经回流后形成直径为2μm的In钎料凸点22；提供第二衬底30，在第二衬底30上电镀厚10μm的多晶Cu第二金属焊盘40的阵列，使单晶Cu第一金属焊盘20和多晶Cu第二金属焊盘40的阵列图形相同，在多晶Cu第二金属焊盘40上气相沉积Au可焊层42；
步骤二：在Au可焊层42的表面涂覆焊剂44，将In钎料凸点22和Au可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤三：加热步骤二形成的组合体至200℃下进行钎焊回流，同时对组合体施加直流电流，使通过单晶Cu第一金属焊盘20的电流密度为3.0×104A/cm2，且电流方向由单晶Cu第一金属焊盘20指向多晶Cu第二金属焊盘40，直至In钎料凸点22熔化后发生钎焊反应全部转变为Cu-In金属间化合物50，得到单一取向全金属间化合物互连焊点。
实施例8：
如图1、图2和图5所示，本发明的全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供第一衬底10，在第一衬底10上电镀厚20μm具有良好择优取向的Ag第一金属焊盘20的阵列，对择优取向Ag第一金属焊盘20进行退火处理后在其上电镀Sn-Ag，经回流后形成直径为30μm的Sn-Ag钎料凸点22；提供第二衬底30，在第二衬底30上电镀厚100μm的多晶Ag第二金属焊盘40的阵列，使择优取向Ag第一金属焊盘20和多晶Ag第二金属焊盘40的阵列图形相同，在多晶Ag第二金属焊盘40上溅射Au可焊层42；
步骤二：将Sn-Ag钎料凸点22和Au可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤三：加热步骤二形成的组合体至260℃下进行钎焊回流，同时对组合体施加直流电流，使通过择优取向Ag第一金属焊盘20的电流密度为3.5×104A/cm2，且电流方向由择优取向Ag第一金属焊盘20指向多晶Ag第二金属焊盘40，直至Sn-Ag钎料凸点22熔化后发生钎焊反应全部转变为Ag3Sn金属间化合物50，得到单一取向全金属间化合物互连焊点。
实施例9：
如图1、图2和图5所示，本发明的全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供第一衬底10，在第一衬底10上溅射厚2μm的单晶Au第一金属焊盘20的阵列，对单晶Au第一金属焊盘20进行退火处理后在其上电镀Au-Sn，经回流后形成直径为50μm的Au-Sn钎料凸点22；提供第二衬底30，在第二衬底30上电镀厚30μm的多晶Au第二金属焊盘40的阵列，使单晶Au第一金属焊盘20和多晶Au第二金属焊盘40的阵列图形相同，在多晶Au第二金属焊盘40上溅射Ni/Pd可焊层42；
步骤二：将Au-Sn钎料凸点22和Ni/Pd可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤三：加热步骤二形成的组合体至320℃下进行钎焊回流，同时对组合体施加直流电流，使通过单晶Au第一金属焊盘20的电流密度为4.0×104A/cm2，且电流方向由单晶Au第一金属焊盘20指向多晶Au第二金属焊盘40，直至Au-Sn钎料凸点22熔化后发生钎焊反应全部转变为AuSn4金属间化合物50，得到单一取向全金属间化合物互连焊点。
实施例10：
如图1、图2和图5所示，本发明的全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供第一衬底10，在第一衬底10上溅射1μm具有良好择优取向的Ag第一金属焊盘20的阵列，对择优取向Ag第一金属焊盘20进行退火处理后在其上电镀In，经回流后形成直径为20μm的In钎料凸点22；提供第二衬底30，在第二衬底30上电镀厚30μm的多晶Ag第二金属焊盘40的阵列，使择优取向Ag第一金属焊盘20和多晶Ag第二金属焊盘40的阵列图形相同，在多晶Ag第二金属焊盘40上溅射Au可焊层42；
步骤二：将In钎料凸点22和Au可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤三：加热步骤二形成的组合体至200℃下进行钎焊回流，同时对组合体施加直流电流，使通过择优取向Ag第一金属焊盘20的电流密度为5.0×104A/cm2，且电流方向由择优取向Ag第一金属焊盘20指向多晶Ag第二金属焊盘40，直至In钎料凸点22熔化后发生钎焊反应全部转变为AgIn2金属间化合物50，得到单一取向全金属间化合物互连焊点。
实施例11：
如图1、图2和图5所示，本发明的全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供第一衬底10，在第一衬底10上溅射厚1μm的单晶Cu第一金属焊盘20的阵列，对单晶Cu第一金属焊盘20进行退火处理后在其上电镀Sn，经回流后形成直径为80μm的Sn钎料凸点22；提供第二衬底30，在第二衬底30上电镀厚100μm的多晶Cu第二金属焊盘40的阵列，使单晶Cu第一金属焊盘20和多晶Cu第二金属焊盘40的阵列图形相同，在多晶Cu第二金属焊盘40上电镀Ni/Au可焊层42；
步骤二：在Ni/Au可焊层42的表面涂覆焊剂44，将Sn钎料凸点22和Ni/Au可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤三：加热步骤二形成的组合体至260℃下进行钎焊回流，同时对组合体施加直流电流，使通过单晶Cu第一金属焊盘20的电流密度为6.0×104A/cm2，且电流方向由单晶Cu第一金属焊盘20指向多晶Cu第二金属焊盘40，直至Sn钎料凸点22熔化后发生钎焊反应全部转变为Cu6Sn5金属间化合物50，得到单一取向全金属间化合物互连焊点。
实施例12：
如图1、图2和图5所示，本发明的全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供第一衬底10，在第一衬底10上溅射1μm的单晶Cu第一金属焊盘20的阵列，对单晶Cu第一金属焊盘20进行退火处理后在其上植Sn-Cu钎料球，经回流后形成直径为100μm的Sn-Cu钎料凸点22；提供第二衬底30，在第二衬底30上电镀厚100μm的多晶Cu第二金属焊盘40的阵列，使单晶Cu第一金属焊盘20和多晶Cu第二金属焊盘40的阵列图形相同，在第二金属焊盘40上电镀Ni/Au可焊层42；
步骤二：将Sn-Cu钎料凸点22和Ni/Au可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤三：加热步骤二形成的组合体至260℃下进行钎焊回流，同时对组合体施加直流电流，使通过单晶Cu第一金属焊盘20的电流密度为7.0×104A/cm2，且电流方向由单晶Cu第一金属焊盘20指向多晶Cu第二金属焊盘40，直至Sn-Cu钎料凸点22熔化后发生钎焊反应全部转变为Cu6Sn5金属间化合物50，得到单一取向全金属间化合物互连焊点。
对比例1：
本对比例中，第一金属焊盘20采用单晶Cu，设定钎焊回流的温度为260℃，未形成电流密度，即在传统时效(无电流)条件下进行反应，其它步骤、材料和工艺条件等均与实施例1相同，如图1和图3所示，最终得到Cu6Sn5金属间化合物互连焊点。
本对比例的金属间化合物生长速率如图4中时效(无电流)曲线图所示
以上具体实施例是对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思和原则的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：提供第一衬底(10)，所述第一衬底(10)上采用电镀或溅射制备至少一个第一金属焊盘(20)，对所述第一金属焊盘(20)进行退火处理，所述退火处理后的第一金属焊盘(20)上采用电镀、溅射、气相沉积、蒸镀或植球后再回流制备钎料凸点(22)；提供第二衬底(30)，所述第二衬底(30)上采用电镀或溅射制备至少一个第二金属焊盘(40)，在所述第二金属焊盘(40)上采用电镀、溅射或化学沉积制备可焊层(42)；
所述第一金属焊盘(20)为单晶或具有择优取向；
所述第一金属焊盘(20)和第二金属焊盘(40)具有相同的材质和相同的排布图形；
所述可焊层(42)的材质不同于所述第二金属焊盘(40)的材质；
步骤二：将钎料凸点(22)和可焊层(42)一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤三：对步骤二形成的组合体加热至所需温度下进行钎焊回流，同时施加一定的直流电流，即在组合体中形成一定的电流密度，并使电流方向由第一金属焊盘(20)指向第二金属焊盘(40)，直至钎料凸点(22)熔化后发生钎焊反应全部转变为金属间化合物(50)；
所述电流密度定义为I/S，所述I为通过第一金属焊盘(20)的电流值，所述S为第一金属焊盘(20)的横截面积；
所述金属间化合物(50)在第一金属焊盘(20)上形成生长；
所述第一金属焊盘(20)和第二金属焊盘(40)在钎焊反应后仍有剩余。
2.根据权利要求1所述的一种全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述电流密度不小于0.5×104A/cm2。
3.根据权利要求2所述的一种全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述电流密度的范围是0.5×104A/cm2～1.0×104A/cm2。
4.根据权利要求2所述的一种全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述电流密度的范围是1.0×104A/cm2～2.0×104A/cm2。
5.根据权利要求2所述的一种全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述电流密度的范围是2.0×104A/cm2～3.0×104A/cm2。
6.根据权利要求2所述的一种全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述电流密度的范围是3.0×104A/cm2～4.0×104A/cm2。
7.根据权利要求2所述的一种全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述电流密度的范围是4.0×104A/cm2～6.0×104A/cm2。
8.根据权利要求2所述的一种全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述电流密度大于6.0×104A/cm2。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述步骤二中可焊层(42)的表面涂覆有焊剂(44)。
10.根据权利要求1-9任一所述方法制备的全金属间化合物互连焊点结构，包括第一衬底(10)和位于所述第一衬底(10)上的至少一个第一金属焊盘(20)，第二衬底(30)和位于所述第二衬底(30)上的至少一个第二金属焊盘(40)，其特征在于，所述第一金属焊盘(20)为单晶或具有择优取向，所述第一金属焊盘(20)和第二金属焊盘(40)通过金属间化合物(50)连接，所述金属间化合物(50)沿所述直流电流的方向具有单一取向。
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