AU-AL鍵合方式的技術(shù)特點(diǎn)

通常，可靠性數(shù)據(jù)可用于將一種金屬材料的球鍵合到另一種金屬材料的薄膜焊盤；然而，一些新的鍵合條件可能需要轉(zhuǎn)換，在這種情況下引線焊盤是上述焊盤的金屬材料，焊盤是上述引線的金屬材料。

直覺上，人們可能認(rèn)為這不會(huì)改變冶金結(jié)合性或結(jié)合可靠性。雖然直覺往往是錯(cuò)誤的，但在檢查鍵合期間和之后存在的冶金時(shí)，很明顯會(huì)出現(xiàn)顯著差異。

首先考慮綁定方法。 Au 球與含 1% Si 的 Al 膜焊盤在較高溫度下（約 150~200 °C）熱超聲球形鍵合，以及在室溫下與含 1% Si 的 Al 線?。ɑ蚝瘢╂I合 Au 膜的超聲波楔形鍵合墊是完全不同的。

鍵合設(shè)備不同，鍵合工具不同，熱超聲形成的球形鍵合也不同（有的是超聲波鍵合，有的是熱壓鍵合）。在這個(gè)鍵合過程中，封裝會(huì)在高溫下持續(xù)數(shù)分鐘，大量形成的金屬間化合物會(huì)在鍵合界面上繼續(xù)生長，而對于低溫超聲鍵合，只有在鍵合過程中產(chǎn)生的金屬間化合物實(shí)際焊接工藝數(shù)量。

對于Au球在半導(dǎo)體芯片Al焊盤上的球形鍵合，Al金屬層的厚度（≤1um）比變形的Au球薄很多（細(xì)間距3~10um，粗間距更大） 。因此，在模塑料的固化、老化或生命周期環(huán)境中會(huì)形成富含金屬的金屬間化合物，并且當(dāng)Al線鍵合在Au膜上時(shí)，金屬間化合物的形成速率是不同的。

此外，柯肯德爾空洞通常與特定的金屬間化合物有關(guān)，例如 Au 線在 Al 金屬層上的鍵合中的富 Au 相、Au,Al 和 Au,Al，這在過渡冶金材料組合中可能不會(huì)形成這些金屬間化合物。這將導(dǎo)致可靠性低于將 Al 線楔形鍵合到純 Au 薄膜。

其他未轉(zhuǎn)化的情況可能與金屬材料的硬度有關(guān)：在硬的Ni膜層上可以使用軟Al絲進(jìn)行US鍵合，但金屬材料轉(zhuǎn)化后將無法形成焊縫，并且硬的Ni線會(huì)沉到軟的Al焊盤上。使Ni變形所需的超聲波能量非常大，會(huì)形成彈坑現(xiàn)象，損壞下面的所有半導(dǎo)體。