TW202335218A - 用於精細間距異質應用之第一級互連凸塊下金屬化 - Google Patents

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Abstract

本文揭露的實施例包括具有第一級互連的電子封裝，該第一級互連包含第一層。在一實施例中，該電子封裝包含封裝基材以及在該封裝基材上的墊。在一實施例中，該墊包含銅。在一實施例中，第一層係在該墊上方。在一實施例中，該第一層包含鐵。在一實施例中，焊料係在該第一層上方，以及晶粒係藉由該焊料耦接至該封裝基材。

Description

用於精細間距異質應用之第一級互連凸塊下金屬化
本揭露之實施例係有關於電子封裝，且更具體地係有關於具有精細間距第一級互連(FLI)凸塊下金屬化(UBM)的電子封裝，其可顯著地降低金屬間化合物(IMC)的成長。
互連堆疊通常包含具有阻障層的銅墊，該阻障層在銅墊上方。因為阻障層係在焊料凸塊之下，所以阻障層有時可稱為凸塊下金屬化(UBM)。一般而言，阻障層是防止銅與焊料(通常包含錫)相互擴散的材料。在沒有阻障層的情況下，銅與焊料之間的快速反應動力學導致銅和焊料的相互擴散。銅和焊料的反應導致金屬間化合物(IMC)的形成。與焊料相比，IMC通常更脆且具有不太理想的電特性。當IMC的百分比增長過大時，就會出現電性和機械完整性的問題。
目前，阻障層可包含鎳。然而，由於凸塊間距縮放和金屬堆疊之厚度的減小，鎳可能不再是合適的材料。特別是在精細間距第一級互連(FLI)架構中(例如，凸塊間距為25μm及以下)，阻障層的厚度可能會減小到鎳阻障層被完全消耗的程度，並且焊料完全轉換為IMC。此外，快速的IMC形成對封裝的電遷移效能不利。因此，較慢的IMC形成動力學對任何凸塊間距都是有益的。
及
根據各種實施例，本文敘述的係具有精細第一級互連(FLI)凸塊下金屬化(UBM)的電子封裝，其可顯著地降低金屬間化合物(IMC)的成長。在下面敘述中，說明性實施方式之各種態樣將使用由本領域技術人員在他們的工作的實質傳達給本領域技術人員通常使用的術語來描述。然而，對於本領域技術人員顯而易見的是本發明可以在僅一些描述的態樣下實施。為了說明的目的，闡述了具體的數字、材料和配置，以提供對說明性實現的透徹理解。然而，對於本領域技術人員顯而易見的是，本發明可以在沒有這些具體細節的情況下實施。在其它情況下，省略或簡化眾所周知的特徵以免模糊說明性實現。
各種操作將被描述為多個離散操作，其依次以對於理解本發明最有幫助的方式描述，然而，描述的順序不應被解釋為暗示這些操作必然依賴於順序。特別地，這些操作不需要按照呈現的順序執行。
如上所述，第一級互連(FLI)可包括凸塊下金屬化(UBM)或包含鎳的阻障層。鎳阻障層係介於墊(例如，包含銅的墊)與焊料(例如，包含錫的焊料)之間。此種結構的實例係示出在圖1A中。
現在參照圖1A，示出了互連100的橫截面圖解。互連100可包括墊110。墊110係導電材料，諸如但不限於包含銅的材料。焊料阻劑112或其它介電質或阻劑層可經設置在墊110上方。穿過焊料阻劑112之開口露出部分的墊110。在一些情況下，阻障層120被鍍在墊110之露出的部分上方。一般而言，阻障層120可包含鎳。焊料130(例如，含有錫的焊料)係設置在阻障層120上方。
隨著墊110相對於其它墊(未圖示)的間距減小，阻障層120的厚度也減小。在其中墊110具有精細間距(例如，約25μm或更小)的情況下，阻障層120可具有大約2μm或更小的厚度。在如此小的厚度下，阻障層120可能在回焊及/或烘烤製程期間被完全消耗。如本文所用，「約」可以指在所述值之10%以內的值。例如，「約2µm」可能指的是在1.8µm與2.2µm之間的範圍。
現在參照圖1B，示出了互連之微結構的橫截面圖解。所示之互連可能已經受一或多次回焊。如此一來，焊料130與阻障層120之間的反應可能由於擴散而發生。如圖所示，金屬間化合物(IMC)125已經形成在焊料130與阻障層120之間的介面處。在鎳阻障層120和錫基焊料130的情況下，IMC 125可包含Ni和Sn。例如，IMC 125可包含Ni 3Sn 4。如所示，IMC 125在焊料130中具有鋸齒狀成長前端。然而，進入焊料130中的最大深度H可為約3µm或更大。在一些情況下，IMC 125的成長可能會消耗整個鎳阻障層120及/或整個焊料130。例如，在圖1B中，阻障層120最初可能有約2μm厚，並且已經減小到約1μm的厚度。應當理解到，進一步的回焊及/或烘烤可能導致阻障層120的完全消耗。在消耗阻障層120之後，露出墊110並且可能發生額外的擴散，使得銅也有助於進一步形成IMC。
因此，本文揭露的實施例包括阻障層，該阻障層包含在焊料與阻障層之間之介面處減少IMC之形成的材料。IMC成長的減少使阻障層的消耗最小化並且保護了墊。額外的，較慢的反應速率減少轉換為IMC材料的焊料量。如此一來，改善了互連的電性和材料特性。
在一具體實施例中，阻障層包含鐵。鐵可以與另一種元素合金化。例如，阻障層可包含鐵和鈷(FeCo)或鐵和鎳(FeNi)。如以下將更詳細敘述，與鎳和焊料相比，諸如FeCo或FiNi的材料與焊料的反應動力學大大地減少。如此一來，IMC的成長是最小的，阻障層和焊料的消耗亦是如此。
現在參照圖2A，根據一實施例示出了互連200的橫截面圖解。互連200可包括墊210。墊210係導電材料，諸如但不限於包含銅的材料。焊料阻劑212或其它介電質或阻劑層可經設置在墊210上方。穿過焊料阻劑212之開口露出部分的墊210。在一些情況下，阻障層250被鍍在墊210之露出的部分上方。在一實施例中，阻障層250可包含鐵。例如，阻障層250可包含鐵和鈷(例如，FeCo)，或阻障層250可包含鐵和鎳(例如，FeNi)。焊料230(例如，含有錫的焊料)係設置在阻障層250上方。
隨著墊210相對於其它墊(未圖示)的間距減小，阻障層250的厚度也減小。在其中墊210具有精細間距(例如，約25μm或更小)的情況下，阻障層250可具有大約2μm或更小的厚度。儘管如此小的厚度，阻障層250可能透過回焊及/或烘烤製程持續存在。也就是說，阻障層250可以存在於市場上可獲得的產品之互連的橫截面中。
現在參照圖2B，根據一實施例示出了互連之微結構的橫截面圖解。應當理解到，圖2B中的微結構和圖1B中的微結構都經歷了相同的回焊狀態，並且微結構以相同的比例示出。如此一來，可以在兩個圖之間進行直接比較。
如圖所示，焊料230與阻障層250之間的反應可能由於擴散而發生。如圖所示，IMC 225已經形成在焊料230與阻障層250之間的介面處。在鐵和鈷阻障層250和錫基焊料320的情況下，IMC 225可包含Fe和Sn。例如，IMC 225可包含FeSn 2。如圖所示，IMC 225在焊料230中具有相對平滑的成長前沿。與圖1B所示的情況相反，焊料230的最大深度H是最小的。在一些實施例中，深度H可以是約1μm或更小，或者約0.5μm或更小。應當理解到，深度H很大程度上取決於封裝所經歷的熱循環。然而，應當理解到，對於一給定組的熱循環，鐵和鈷阻障層或鐵和鎳阻障層的深度H將小於鎳阻障層的深度H。如將在下圖所示，圖2B中的IMC 225的成長速率可能比圖1B中的IMC 125的成長速率慢大約十倍。
此外，由於反應速率較慢，阻障層250的消耗也減少。例如，在圖2B中，阻障層250最初可能有約2μm厚，並且在複數個回焊之後仍保持實質上相同的厚度。如此一來，阻障層250保留在墊210上方並防止銅墊210與焊料230之間的擴散和反應。
應當理解到，包含墊210(例如，銅墊)、阻障層250(例如，含鐵的阻障層)及焊料230(例如，錫基焊料)的原始疊層可能導致形成包括IMC 225的疊層。也就是說，在市場上可獲得的生產裝置中，在一些實施例中，該結構可包括IMC 225。IMC 225可以包含阻障層和焊料的成分。例如，如上所述，IMC 225可具有FeSn 2的組成物。然而，IMC 225亦可具有來自焊料之額外的成分。也就是說，IMC 225可包括比僅阻障層中的元素成分和來自焊料之Sn更多的元素成分。此外，應了解IMC 225的成長不會產生具有均勻厚度的層。雖然比圖1B中的成長前沿更平滑，但IMC 225的成長前沿可能是波浪狀的。也就是說，IMC 225和焊料230之間的介面可能不是直的平面，類似於材料鍍在下方材料上方的情況。
現在參照圖3A，其示出了根據一實施例之FeCo阻障層和Ni阻障層之IMC厚度對時間的圖。雖然FeCo在圖3A和以下圖中具體示出，但應理解到，包含鐵的其它合金(例如，FeNi)亦可具有類似的趨勢。在圖3A中，縱軸是歸一化IMC厚度，橫軸是歸一化回焊時間的立方根。圖3A中的回焊溫度可能足以提供處於液相的焊料。如圖所示，Ni阻障層的IMC成長速率的趨勢線381明顯比FeCo阻障層的IMC成長速率的趨勢線382陡峭。在一實施例中，趨勢線381的斜率約是FeCo阻障層之趨勢線382的斜率的十倍。如此一來，在使用液態焊料擴散的情況下，FeCo阻障層上IMC的成長速率比Ni阻障層上IMC的成長速率慢十倍。
現在參照圖3B，其示出了根據一額外實施例之FeCo阻障層和Ni阻障層之IMC厚度對時間的圖。在圖3B中，縱軸是歸一化IMC厚度，橫軸是歸一化烘烤時間的平方根。圖3B中的烘烤溫度可能足夠低，以至於焊料不會回焊。也就是說，焊料在圖3B所示的實施例中保持固態。如圖所示，Ni阻障層的IMC成長速率的趨勢線381比FeCo阻障層的IMC成長速率的趨勢線382陡峭。在一實施例中，趨勢線381的斜率約是FeCo阻障層之趨勢線382的斜率的三倍。如此一來，在固態擴散的情況下，FeCo阻障層上IMC的成長速率比Ni阻障層上IMC的成長速率慢三倍。
現在參照圖3C，其示出了繪示在各種溫度烘烤期間所消耗之阻障層(UBM)之量的額外圖。例如，示出在120℃、150℃和180℃下烘烤。縱軸是歸一化的阻障層消耗量，橫軸是歸一化的烘烤時間。在所有溫度下，FeCo阻障層的阻障層消耗量都低於Ni阻障層。隨著烘烤溫度的升高，Ni阻障層和FeCo阻障層之阻障層消耗量之間的差值亦增加。也就是說，對於更高的溫度，FeCo阻障層提供了更顯著的好處。此外，對於給定的溫度，FeCo阻障層在更長的烘烤持續時間下提供更大的好處(即，更低的阻障層消耗)。
現在參照圖4A-4D，示出了根據一實施例之描繪用於組裝具有含鐵阻障層(例如，FeCo或FeNi)之互連的製程的一系列圖解。圖4A-4D中所示的製程本質上是例示性的。應當理解，為了提供具有墊、墊上方的阻障層以及阻障層上方之焊料的結構，可以使用許多不同的製程流程。
現在參照圖4A，其根據一實施例示出了電子封裝400的橫截面圖解。在一實施例中，電子封裝400包含封裝基材401。封裝基材401可為有機封裝基材。也就是說，封裝基材401可包含複數個層疊的介電層，其中嵌入了導電佈線(未圖示)。封裝基材401亦可包含芯、玻璃層、或任何其它一般電子封裝架構的材料。
在一實施例中，在封裝基材401之表面上方設置複數個墊410。墊410可為導電材料。例如，墊410可包含銅等。在一實施例中，墊410係FLI墊。也就是說，墊410可用於將封裝基材401連接至晶粒(未圖示)。在一實施例中，墊410具有精細間距P。例如，間距P可為約25‎µm或更小。
現在參照圖4B，其示出了根據一實施例之在墊410上方設置焊料阻劑417之後的電子封裝400的橫截面圖解。在一實施例中，焊料阻劑417可為介電質層。焊料阻劑417可層疊在封裝基材401和墊410的表面上方。在一些實施例中，焊料阻劑417覆蓋每一墊410的側壁和頂面。
現在參照圖4C，其示出了根據一實施例之在焊料阻劑開口418係形成在焊料阻劑417中之後電子封裝400的橫截面圖解。在一實施例中，焊料阻劑417可用雷射或其它圖案化製程來圖案化。例如，在一些實施例中，開口418的側壁可以是錐形的。在一實施例中，焊料阻劑開口418可露出墊410之頂面的一部分。也就是說，在一些實施例中，可以不露出墊410之整個頂面。然而，在其它實施例中，可以露出墊410之整個頂面。
現在參照圖4D，其示出了根據一實施例之在沉積阻障層450之後電子封裝400的橫截面圖解。在一實施例中，阻障層450可具有約1μm厚或更大的厚度。在一實施例中，阻障層450可包含鐵。在一具體實施例中，阻障層450包含鐵和鈷(例如，FeCo)或鐵和鎳(例如，FeNi)。如上所述，可以選擇含鐵阻障層450以最小化IMC在阻障層450和焊料之間的介面處的成長(在後續處理操作中添加)。
在一實施例中，阻障層450可以用電鍍製程等來沉積。也就是說，阻障層450可以從墊410的表面向上沉積。在其中墊410之整個頂面未被焊料阻劑開口418露出的實施例中，阻障層450可僅覆蓋墊410之露出的部分，而不是墊410的整個頂面。此外，阻障層450可適形於焊料阻劑開口418之側壁。如此一來，在一些實施例中，阻障層450的側壁可以是錐形的。
現在參照圖4E，其示出了根據一實施例之在將焊料430施加在阻障層450上方之後的電子封裝400的橫截面圖解。在一實施例中，焊料430可包含錫。焊料430可與阻障層450最小程度地反應以形成IMC。雖然圖4E中未示出，但應理解到，在一或多次回焊或烘烤操作之後，IMC可能會在阻障層450與焊料430之間的介面處形成。IMC可實質上類似於上面關於圖2B更詳細敘述的IMC 225。也就是說，可以在阻障層450與焊料430之間提供具有約1μm或更小、或約0.5μm或更小厚度的IMC。應當理解到，IMC的厚度很大程度上取決於封裝所經歷的熱循環。然而，應當理解到，對於一給定組的熱循環，鐵和鈷阻障層或鐵和鎳阻障層的IMC的厚度將小於鎳阻障層的IMC的厚度。在一實施例中，IMC可包含鐵和錫，儘管其它成分亦可存在於IMC中，這取決於阻障層450和焊料430的組成物。
雖然被稱為封裝基材401，但應當理解，類似的好處也可以通過晶粒側上的墊獲得。也就是說，阻障層也可以設置在晶粒側墊上。例如，晶粒上的墊可具有阻障層450以減輕從晶粒側的IMC形成。
現在參照圖5A，其根據一實施例示出了電子封裝560的橫截面圖解。在一實施例中，電子封裝560包含封裝基材501。封裝基材501可為有機封裝基材。也就是說，封裝基材501可包含複數個層疊的介電層，其中嵌入了導電佈線(未圖示)。封裝基材501亦可包含芯、玻璃層、或任何其它一般電子封裝架構的材料。
在一實施例中，在封裝基材501之表面上方設置複數個墊510。墊510可為導電材料。例如，墊510可包含銅等。在一實施例中，墊510係FLI墊。也就是說，墊510可用於將封裝基材501連接至晶粒561。在一實施例中，墊510具有精細間距P。例如，間距P可為約25‎µm或更小。
在一實施例中，阻障層550被設置在墊510之頂面上方。在一實施例中，阻障層550可具有約1μm厚或更大的厚度。在一實施例中，阻障層550可包含鐵。在一具體實施例中，阻障層550包含鐵和鈷(例如，FeCo)或鐵和鎳(例如，FeNi)。如上所述，可以選擇含鐵阻障層550以最小化IMC在阻障層550與焊料530之間之介面處的成長。在一實施例中，焊料530將阻障層550和墊510耦接至晶粒墊562。
雖然圖5A中未示出，但應理解到，在一或多次回焊或烘烤操作之後，IMC可能會在阻障層550與焊料530之間的介面處形成。IMC可實質上類似於上面關於圖2B更詳細敘述的IMC 225。也就是說，可以在阻障層550與焊料530之間提供具有約1μm或更小、或約0.5μm或更小厚度的IMC。在一實施例中，IMC可包含鐵和錫，儘管其它成分亦可存在於IMC中，這取決於阻障層550和焊料530的組成物。
現在參照圖5B，根據一額外的實施例示出了電子封裝560的橫截面圖解。在一實施例中，電子封裝560可包含封裝基材501。在一實施例中，橋接晶粒570可嵌入在封裝基材501中。橋接晶粒570可將第一晶粒561 A通訊地耦接至第二晶粒561 B。在一實施例中，橋接晶粒570可藉由孔571等耦接至橋接墊510 A。橋接墊510 A可具有阻障層550 A。在一實施例中，阻障層550 A可實質上類似於上文關於圖5A敘述的阻障層550。也就是說，阻障層550 A可包含鐵、和鈷或鎳。在一實施例中，焊料530將橋接墊510 A和阻障層550 A耦接至晶粒墊562 A。儘管未示出，但應當理解到，可以在晶粒墊562 A和562 B上方提供阻障層(例如，鐵-鈷或鐵-鎳)。在一實施例中，橋接墊510 A可具有精細間距，諸如約25μm或更小的間距。
在一實施例中，第一晶粒561 A和第二晶粒561 B亦可藉由墊510 B直接耦接至封裝基材。墊510 B可以大於橋接墊510 A並且具有更大的間距。然而，墊510 B亦可具有阻障層550 B。阻障層550 B可實質上類似於阻障層550 A。焊料530可將墊510 B和阻障層550 B耦接至晶粒墊562 B。
現在參照圖6，根據一實施例示出了電子系統690的橫截面圖解。在一實施例中，電子系統690包含主機板691，諸如印刷電路板(PCB)。在一實施例中，主機板691係藉由第二級互連(SLI)692耦接至封裝基材601。在所示的實施例中，SLI 692被示為焊料球。然而，應當理解到，SLI 692可以是任何合適的互連架構，諸如插座等。
在一實施例中，封裝基材601可為有機封裝基材。也就是說，封裝基材601可包含複數個層疊的介電層，其中嵌入了導電佈線(未圖示)。封裝基材601亦可包含芯、玻璃層、或任何其它一般電子封裝架構的材料。
在一實施例中，在封裝基材601之表面上方設置複數個墊610。墊610可為導電材料。例如，墊610可包含銅等。在一實施例中，墊610係FLI墊。也就是說，墊610可用於將封裝基材601連接至晶粒661。在一實施例中，墊610具有精細間距P。例如，間距P可為約25‎µm或更小。
在一實施例中，阻障層650被設置在墊610之頂面上方。在一實施例中，阻障層650可具有約1μm厚或更大的厚度。在一實施例中，阻障層650可包含鐵。在一具體實施例中，阻障層650包含鐵和鈷(例如，FeCo)或鐵和鎳(例如，FeNi)。如上所述，可以選擇含鐵阻障層650以最小化IMC在阻障層650與焊料630之間之介面處的成長。在一實施例中，焊料630將阻障層650和墊610耦接至晶粒墊662。
雖然圖6中未示出，但應理解到，在一或多次回焊或烘烤操作之後，IMC可能會在阻障層650與焊料630之間的介面處形成。IMC可實質上類似於上面關於圖2B更詳細敘述的IMC 225。也就是說，可以在阻障層650與焊料630之間提供具有約1μm或更小、或約0.5μm或更小厚度的IMC。在一實施例中，IMC可包含鐵和錫，儘管其它成分亦可存在於IMC中，這取決於阻障層650和焊料630的組成物。
圖7根據本發明之一實施方式繪示計算裝置700。計算裝置700容置主機板702。主機板702可包括數個組件，包括但不限制於處理器704和至少一通訊晶片706。處理器704可物理性地及電性地耦接至主機板702。在一些實施方式中，至少一通訊晶片706亦物理性地和電性地耦接到主機板702。在進一步的實施方式中，通訊晶片706係處理器704的一部分。
這些其它組件可包括但不限制於揮發性記憶體(例如，DRAM)、非揮發性記憶體(例如，ROM)、快閃記憶體、圖形處理器、數位訊號處理器、密碼處理器、晶片組、天線、顯示器、觸控螢幕顯示器、觸控螢幕控制器、電池、音頻編解碼器、視頻編解碼器、功率放大器、全球定位系統(GPS)裝置、羅盤、加速計、陀螺儀、揚聲器、照相機和大容量儲存裝置(諸如，硬碟驅動器、光碟(CD)、數位多功能光碟(DVD)等)。
通訊晶片706致能無線通訊，用於將資料轉移至計算裝置700及從計算裝置700轉移資料。用語「無線」及其衍生字可用以敘述可藉由使用調諧電磁輻射經由非固態介質而通訊資料之電路、裝置、系統、方法、技術、通訊通道等等。用語並非暗示相關裝置不包含任何線路，儘管在一些實施例中它們可能不包含任何線路。通訊晶片706可實施任何數目之無線標準或協定，包括但不限制於Wi-Fi(IEEE 802.11系列)、WiMAX(IEEE 802.16系列)、IEEE 802.20、長程演進(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、藍牙、其衍生、以及任何其它被指定為3G、4G、5G、及之外的無線協定。計算裝置700可包括複數個通訊晶片706。例如，第一通訊晶片706可專用於短距離無線通訊諸如Wi-Fi及藍牙，及第二通訊晶片706可專用於長距離無線通訊諸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO、及其它。
計算裝置700之處理器704包括封裝在處理器704內的積體電路晶粒。在本發明的一些實施方式中，根據本文敘述的實施例，處理器的積體電路晶粒可為包含第一級互連之電子封裝的一部分，該第一級互連包含墊以及包含在墊上方之鐵和鈷、或鐵和鎳的阻障層。術語「處理器」可指處理來自暫存器和/或記憶體之電子資料而將電子資料轉變為可儲存於暫存器及/或記憶體中的其它電子資料之任何裝置或部分裝置。
通訊晶片706也包括封裝在通訊晶片706內的積體電路晶粒。在本發明的另一實施方式中，根據本文敘述的實施例，通訊晶片的積體電路晶粒可為包含第一級互連之電子封裝的一部分，該第一級互連包含墊以及包含在墊上方之鐵和鈷、或鐵和鎳的阻障層。
本發明所示實施方式的上述敘述，包括摘要中敘述的內容，不旨在是窮盡的或將本發明限制於所公開的精確形式。雖然為了說明的目的在此敘述了本發明的具體實施方式和範例，但是如本領域具通常知識者將認識到的，在本發明的範圍內的各種等效修改是可能的。
這些對於本發明之修改可以根據上述詳細敘述進行。在申請專利範圍中使用的術語不應被解釋為將本發明限制於說明書和申請專利範圍中公開的具體實施方式。相反，本發明的範圍完全由申請專利範圍判定，所述申請專利範圍將根據所確立的申請專利範圍解釋的原則來解釋。
實例1：一種電子封裝，其包含：封裝基材；墊，其在該封裝基材上，其中該墊包含銅；第一層，其在該墊上方，其中該第一層包含鐵；焊料，其在該第一層上方；以及晶粒，其藉由該焊料耦接至該封裝基材。
實例2：如實例1之電子封裝，其中該第一層進一步包含鈷，以及其中該第一層係阻障層。
實例3：如實例1之電子封裝，其中該第一層進一步包含鎳，以及其中該第一層係阻障層。
實例4：如實例1-3之電子封裝，其進一步包含：金屬間化合物，其介於該第一層與該焊料之間。
實例5：如實例4之電子封裝，其中該金屬間化合物具有小於約1‎µm的厚度。
實例6：如實例5之電子封裝，其中該金屬間化合物之該厚度係小於約0.5µm。
實例7：如實例4或實例5之電子封裝，其中該金屬間化合物包含鐵和錫。
實例8：如實例1-7之電子封裝，其進一步包含：第二層，其在該晶粒上的墊上方，其中該第二層包含鐵和鈷或鐵和鎳。
實例9：如實例1-8之電子封裝，其進一步包含：第二墊，其在該封裝基材上方，其中該第二墊與該第一墊間隔開一間距，其中該間距約25µm或更小。
實例10：如實例1-9之電子封裝，其中該第一層之厚度係約1µm或更厚。
實例11：一種第一級互連，其包含：墊，其中該墊包含銅；第一層，其在該墊上方，其中該第一層包含鐵，以及其中該第一層之厚度係約1µm或更厚；以及焊料，其在該第一層上方。
實例12：如實例11之第一級互連，其中該焊料包含錫。
實例13：如實例11或實例12之第一級互連，其中該第一層進一步包含鈷。
實例14：如實例11-13之第一級互連，其中該第一層進一步包含鎳。
實例15：如實例11-14之第一級互連，其進一步包含：層，該層介於該第一層與該焊料之間，其中該層包含金屬間化合物。
實例16：如實例15之第一級互連，其中該金屬間化合物包含鐵和錫。
實例17：如實例16之第一級互連，其中該金屬間化合物包含FeSn 2。
實例18：如實例15-17之第一級互連，其中該層之厚度係小於約1µm。
實例19：如實例11-18之第一級互連，其中該第一級互連將封裝基材耦接至晶粒。
實例20：一種電子系統，其包含：主機板；封裝基材，其用第二級互連耦接至該主機板；以及晶粒，其用第一級互連耦接至該封裝基材，其中該第一級互連的單獨一者包含：墊；第一層，其在該墊上方，其中該第一層包含鐵；以及焊料，其在該第一層上方。
實例21：如實例20之電子系統，其中該第一層進一步包含鈷或鎳。
實例22：如實例20或實例21之電子系統，其中該第一層具有約2µm或更小的厚度。
實例23：如實例20-22之電子系統，其中該第一級互連包含約25µm或更小的間距。
實例24：如實例20-23之電子系統，其進一步包含層，該層介於該第一層與該焊料之間，其中該層包含金屬間化合物。
實例25：如實例24之電子系統，其中該層具有約1µm或更小的厚度。
100,200:互連 110,210,410,510,510 B,610:墊 112,212,417:焊料阻劑 120,250,450,550,550 A,550 B,650:阻障層 125,225:金屬間化合物(IMC) 130,230,430,530,630:焊料 381,382:趨勢線 400,560:電子封裝 401,501,601:封裝基材 418:開口 510 A:橋接墊 561,661:晶粒 561 A:第一晶粒 561 B:第二晶粒 562,562 A,562 B,662:晶粒墊 570:橋接晶粒 571:孔 690:電子系統 691,702:主機板 692:第二級互連 700:計算裝置 704:處理器 706:通訊晶片 H:深度 P:間距
[圖1A]係根據一實施例之具有鎳阻障層之互連的橫截面圖解。
[圖1B]係根據一實施例之互連之微結構的橫截面圖解，其中鎳和焊料已經形成厚的金屬間化合物(IMC)層。
[圖2A]係根據一實施例之具有包含鐵之阻障層之互連的橫截面圖解。
[圖2B]係根據一實施例之其中阻障層與焊料形成薄IMC層之互連之微結構的橫截面圖解。
[圖3A]係根據一實施例之在導致焊料為液相之回焊溫度下IMC厚度對回焊時間的圖。
[圖3B]係根據一實施例之在導致焊料為固相之溫度下IMC厚度對烘烤時間的圖。
[圖3C]係根據一實施例之對於各種烘烤/回焊溫度之阻障層消耗對時間的圖。
[圖4A]係根據一實施例之在封裝基材或晶粒上之複數個墊的橫截面圖解。
[圖4B]係根據一實施例之在焊料阻劑層被設置在墊上方之後之結構的橫截面圖解。
[圖4C]係根據一實施例之在形成焊料阻劑開口以露出墊之後之結構的橫截面圖解。
[圖4D]係根據一實施例之在阻障層被設置在墊上方之後之結構的橫截面圖解。
[圖4E]係根據一實施例之在焊料被設置在阻障層上方之後之結構的橫截面圖解。
[圖5A]係根據一實施例之具有包含鐵之阻障層之第一級互連(FLI)之電子封裝的橫截面圖解。
[圖5B]係根據一實施例之具有將第一晶粒電性耦接至第二晶粒之橋之電子封裝的橫截面圖解，其中FLI包含阻障層，阻障層包含鐵。
[圖6]係根據一實施例之具有包含阻障層之FLI之電子系統的橫截面圖解，其中阻障層包含鐵。
[圖7]係根據一實施例構建計算裝置的示意圖。
100:互連
110:墊
112:焊料阻劑
120:阻障層
130:焊料

Claims (25)

  1. 一種電子封裝，包含： 封裝基材； 墊，其在該封裝基材上，其中該墊包含銅； 第一層，其在該墊上方，其中該第一層包含鐵； 焊料，其在該第一層上方；以及 晶粒，其藉由該焊料耦接至該封裝基材。
  2. 如請求項1之電子封裝，其中該第一層進一步包含鈷，以及其中該第一層係阻障層。
  3. 如請求項1之電子封裝，其中該第一層進一步包含鎳，以及其中該第一層係阻障層。
  4. 如請求項1、2或3之電子封裝，其進一步包含： 金屬間化合物，其介於該第一層與該焊料之間。
  5. 如請求項4之電子封裝，其中該金屬間化合物具有小於約1‎µm的厚度。
  6. 如請求項5之電子封裝，其中該金屬間化合物之該厚度係小於約0.5µm。
  7. 如請求項4之電子封裝，其中該金屬間化合物包含鐵和錫。
  8. 如請求項1、2或3之電子封裝，其進一步包含： 第二層，其在該晶粒上的墊上方，其中該第二層包含鐵和鈷或鐵和鎳。
  9. 如請求項1、2或3之電子封裝，其進一步包含： 第二墊，其在該封裝基材上方，其中該第二墊與該第一墊間隔開一間距，其中該間距約25µm或更小。
  10. 如請求項1、2或3之電子封裝，其中該第一層之厚度係約1µm或更厚。
  11. 一種第一級互連，其包含： 墊，其中該墊包含銅； 第一層，其在該墊上方，其中該第一層包含鐵，以及其中該第一層之厚度係約1µm或更厚；以及 焊料，其在該第一層上方。
  12. 如請求項11之第一級互連，其中該焊料包含錫。
  13. 如請求項11或12之第一級互連，其中該第一層進一步包含鈷。
  14. 如請求項11或12之第一級互連，其中該第一層進一步包含鎳。
  15. 如請求項11或12之第一級互連，其進一步包含： 層，其介於該第一層與該焊料之間，其中該層包含金屬間化合物。
  16. 如請求項15之第一級互連，其中該金屬間化合物包含鐵和錫。
  17. 如請求項16之第一級互連，其中該金屬間化合物包含FeSn 2。
  18. 如請求項15之第一級互連，其中該層之厚度係小於約1µm。
  19. 如請求項11或12之第一級互連，其中該第一級互連將封裝基材耦接至晶粒。
  20. 一種電子系統，其包含： 主機板； 封裝基材，其用第二級互連耦接至該主機板；以及 晶粒，其用第一級互連耦接至該封裝基材，其中該第一級互連的單獨一者包含： 墊； 第一層，其在該墊上方，其中該第一層包含鐵；以及 焊料，其在該第一層上方。
  21. 如請求項20之電子系統，其中該第一層進一步包含鈷或鎳。
  22. 如請求項20或21之電子系統，其中該第一層具有約2µm或更小的厚度。
  23. 如請求項20或21之電子系統，其中該第一級互連包含約25µm或更小的間距。
  24. 如請求項20或21之電子系統，其進一步包含層，該層介於該第一層與該焊料之間，其中該層包含金屬間化合物。
  25. 如請求項24之電子系統，其中該層具有約1µm或更小的厚度。
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