低溫固液擴散接合在3D-IC及LED封裝之應用

Application of low temperature solid-liquid interdiffusion bonding for 3D-IC and LED packaging

陳鴻元(Hong-Yuan Chen)

指導教授 ： 莊東漢

國立臺灣大學/工學院/材料科學與工程學研究所/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2013.10678

摘要

近年來，半導體產業發展快速，各類電子產品也不斷進步，而在進步的同時也遇到不少瓶頸，例如電晶體尺寸不斷縮小，使其製程難度日益增加，讓其發展方向從二維轉向三維；由於LED功率不斷提高，以往的LED固晶方式無法滿足其需求，讓目前使用的構裝方式面臨考驗。本研究即使用新的構裝方式-固液擴散接合，利用鍍上一高熔點、一低熔點金屬薄膜，使其在低熔點金屬液化時即可反應成高熔點介金屬化合物，以達到低溫接合高溫應用的目的。

本研究第一部分即利用Sn薄膜作為低熔點金屬，晶片端的Cu及引腳架端的Ag作為高熔點金屬，來進行反應接合LED晶片，並研究各溫度及接合時間之試片的介金屬成長情形及接點強度。

本研究第二部分為利用固液擴散接合法進行3D-IC之構裝，此部分亦使用Cu/Sn系統作為主要材料，並且針對接合界面所產生的孔洞進行補強，方法為利用電鍍一層銀薄膜，使其在接合時形成Ag3Sn，即可達到填補因另一不平坦介金屬所產生之孔洞的目的。

本研究第一部分結果顯示，使用SLID接合法可達到低溫接合高溫應用的目的，其某些條件之接點強度也達到使用標準，故能使用本接合法來取代以往的LED固晶法，本研究第二部分結果顯示利用銀的介金屬化合物，可有效填補因其他扇貝狀介金屬化合物所造成的孔洞，使接點強度上升。

關鍵字

低溫 ； 固液擴散 ； 接合 ； 封裝

並列摘要

無資料

並列關鍵字

3D-IC ； LED ； packaging

參考文獻

"Forming and Bonding Microchannels for the Manufacture of IC Chip Heat Dissipators",Journal of Materials Science and Engineering,

[1] Nick Holonyak,Jr. and S.F. Bevacqua,"Coherent(Visible) Light Emission from Ga(As1-xPx) Junctions",Applied Physics Letters,Vol.1,No.4,pp.82-83.(1962)

[8] G.E Moore,"Cramming more components onto integrated circuits",Proceedings of IEEE,Vol.86,pp.82-85.(1998)

[11] A.Klumpp,P.Ramm,J.Weber,andR.Wieland,"Vertical system integration by using inter-chip vias and solid-liquid interdiffusionbonding",Japanese journal of applied physics,Vol.43,pp.L829-830.(2004)

[14] Jing-Yao Chang, Ren-Shin Cheng, Kuo-Shu Kao, Tao-Chih Chang, and Tung-Han Chuang,"Reliable Microjoints Formed by Solid–LiquidInterdiffusion (SLID) Bonding Within aChip-Stacking Architecture",IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS, PACKAGING AND MANUFACTURING TECHNOLOGY, VOL. 2, NO. 6,pp.797-784(2012)