CN111180318B - 一种用原位粘接技术提高集成电路中键合质量的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用原位粘接技术提高集成电路中键合质量的方法，该方法是在需要键合的导带上，直接采用导电粘接剂接高纯铝片；通过原位粘接方式在该处粘接一块独立的具有可粘接性的高纯铝片，从而获得导带上的键合区域铝平面，从而形成键合处的铝铝键合，即硅铝丝‑导带上铝键合点键合，从根本上避免金铝键合，从而提高混合集成电路中的键合系统质量。本发明的方法杜绝了金铝键合的界面问题造成的整款集成电路的功能失效；以及在金铝键合的界面处也容易发生金原子向铝层中扩散，从而在界面处形成空洞，极大地弱化键合系统的问题。本发明方法成本低、工艺简单、可靠性高、容易实现批量生产。适用于集成电路需要取消金铝键合的导带键合场合。

Description

一种用原位粘接技术提高集成电路中键合质量的方法
所属领域
本发明涉及集成电路的生产，具体来说，涉及提高集成电路键合质量的方法。
背景技术
原有混合集成电路的键合主要是从芯片的铝盘（键合点）键合到印刷有导带的陶瓷基板（厚膜基板）上，再从导带键合到封装外壳的内引线键合点，从而形成一条条闭合回路。这些键合系统中，键合线通常是金丝或硅铝丝，而陶瓷基板上印刷的导带通常是金导带或铂银导带。因而在键合时，通常是金丝或硅铝丝键合到陶瓷基板的金导带带上，以及金丝或硅铝丝键合到芯片的铝盘（键合点）上，从而形成金铝键合。在一定环境下，金铝键合的界面很容易生成金铝的金属间化合物，该金属间化合物是一类很脆的绝缘体，在混合集成电路使用过程中极易造成键合断裂，从而造成整款集成电路的功能失效；另外，在金铝键合的界面处也容易发生金原子向铝层中扩散，从而在界面处形成空洞，即“柯肯达尔效应”，这会极大地弱化键合系统。因此，避免集成电路键合系统中的金铝键合，是当前集成电路键合技术中的一个难题。
为解决这个问题，很多业内专家提供了一些解决思路；其中，研究较为深入的莫过于陶瓷基板导带上的多层金属化。例如，①将芯片上的铝焊盘结构转换成金焊盘结构，从而实现金金同种金属键合，避免金铝键合，然而这需要掩膜板和成熟的磁控溅射工艺；②采用铂银导带取代金导带避免金铝键合，但在温度循环试验时，键合点易发生退化，引起虚焊或拉力急剧下降；③采用蒸发或磁控溅射工艺将导带上增加铝层，然而这个过程也需要同时增加过渡层，影响因素多，实现难度大。
近年来出现的“原位粘接”技术，是指在需要键合的导带位置，粘接相应的材料来代替导带上的直接键合点。目前尚无集成电路采用原位粘接技术键合的专利申请件。
发明内容
本发明旨在提供一种用原位粘接技术提高集成电路中键合质量的方法，以避免集成电路键合系统中的金铝键合，从根本上解决集成电路键合技术中的难题。
发明人采取的原位粘接技术原理和具体做法是：是在需要键合的导带上，直接采用导电粘接剂接高纯铝片；通过原位粘接方式在该处粘接一块独立的具有可粘接性的高纯铝片，从而获得导带上的键合区域铝平面，从而形成键合处的铝铝键合，即硅铝丝-导带上铝键合点键合，从根本上避免金铝键合，从而提高混合集成电路中的键合系统质量。
上述导电粘接剂的主要成分是二乙二醇和微纳米银，具有高粘接、高导电性能。
上述高纯铝片是纯度为99.9% 的金属铝；所述高纯铝片的尺寸与需要键合的导带相匹配。
本发明的方法杜绝了金铝键合的界面问题，提高了集成电路中的键合质量。金铝键合的界面很容易生成金铝的金属间化合物，该金属间化合物是一类很脆的绝缘体，在混合集成电路使用过程中极易造成键合断裂，从而造成整款集成电路的功能失效；在金铝键合的界面处也容易发生金原子向铝层中扩散，从而在界面处形成空洞，极大地弱化键合系统。本发明方法成本低、工艺简单、可靠性高、容易实现批量生产。适用于集成电路需要取消金铝键合的导带键合场合。
附图说明
图1为传统方法的金铝键合示意图；传统键合方式是铝键合丝直接键合在金导带上，这种键合方式极易带来金铝键合隐患；
图2为采用本发明方法的键合示意图，采用原位粘接技术后，增加高纯铝片和导电粘接剂，使键合点由原来的金导带变成了高纯铝片，形成了铝铝同质键合系统，避免了金-铝异质键合系统，从而提高了混合集成电路中的键合系统质量。
图中，1 为基板上金导带，2 为铝键合丝，3 为键合点，4为高纯铝片，5为导电粘接剂。
具体实施方式
实施例
某54系列的功率运算放大器，内部组装材料主要有芯片、印有金导带的厚膜基片、硅铝丝; 在该款运算放大器封装中，需要在印有金导带的厚膜基片上采用硅铝丝键合来连通整款电路。该器件封装完成后，需要进行200℃、48h的稳定性放置。经历该放置后，进行常温电参数检测，发现失调电压超差严重。通过开帽检测，发现键合处形成了大量的空洞和较多的金属间化合物增加了整款电路的内耗电阻，使得失调电压超差严重。为此，我们通过原位粘接技术，在该金导带上采用主要成分为二乙二醇和微纳米银的导电粘接剂粘接99.9%的高纯铝片，然后直接在高纯铝片上直接键合，然后再进行200℃、48h的稳定性放置。经历该种环境放置后，在进行常温电参数测试，发现全部参数均没有超差现象。接着对其进行开帽观察键合点形貌，该键合点形貌在扫描电镜下未出现空洞，也未形成金属间化合物。由此可见，在导带的键合点处采用原位粘接技术，即在该键合处采用导电粘接剂粘接高纯铝片，将99.9%的高纯铝片代替金导带上键合面的方法，是可以提高整款混合集成电路中键合质量的。

Claims (1)

1.一种用原位粘接技术提高集成电路中键合质量的方法：其特征在于该方法是在需要键合的导带上，直接采用导电粘接剂接高纯铝片；通过原位粘接方式在该处粘接一块独立的具有可粘接性的高纯铝片，从而获得导带上的键合区域铝平面，从而形成键合处的铝铝键合，即硅铝丝-导带上铝键合点键合，从根本上避免金铝键合，从而提高混合集成电路中的键合系统质量；
所述导电粘接剂的主要成分是二乙二醇和微纳米银，其具有高粘接、高导电性能；
所述高纯铝片是纯度为99.9% 的金属铝；
所述高纯铝片的尺寸与需要键合的导带相匹配。
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