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微电子工业的发展包括两部分内容:一个是芯片制造技术,另一个则是封装技术。芯片技术发展的过程一直遵循摩尔定律。摩尔定律的内容为集成电路(二维)上可以容纳的电子元器件的数目每18-24个月翻一番。在过去的20年里,硅片上集成的存储器数量从100万个增长到10亿个。特征尺寸减小到22纳米已经快接近物理极限给封装带来了困难以及成本的提高都限制了电子工业的继续发展。微电子工业开始寻求新的封装结构,人们开始把视野投向了Z方向上的器件集成-3D封装。3D封装带来更小的互连尺寸,焊点会在很短时间内全部转变为完全化合物,即全化合物焊点。由于化合物焊点具有低温形成,高温负载的特性,使得芯片堆叠变得更为简单易行。这迫切需要了解化合物焊点的形成规律,实现对化合物焊点形成过程控制,为工业生产提供依据。本文在试验基础上提出了一种快速制备完全化合物焊点的制备方法。通过控制温度、电流密度、时间参数、焊点下金属取向,来研究焊点内化合物的生长。重点观察了不同温度(250℃、280℃、310℃)下化合物生长的界面反应和形貌变化。总结出化合物(Cu6Sn5)的扩散系数和扩散激活能。得到Cu6Sn5的生长受Cu元素的扩散控制,化合物的生长厚度和时间的开平方成正比。当焊点处于液态时,加载200A/cm2的电流密度,通过电迁移效应来促进化合物生长。试验表明:在200℃,200A/cm2电流密度情况下呈现为化学势梯度控制Cu扩散生长。当温度升高到300℃、电流密度保持200A/cm2的条件下,表现为电迁移引起的Cu原子通量控制生长,表现为焊点呈现极性效应。在400℃、200A/cm2的条件下,钎料在液态条件下通电,阴极化合物厚度随时间变化呈现为先增厚,后减小的情形。而阳极呈现为厚度随时间不断增加的情形。对于完全化合物焊点的结构控制,根据Cu6Sn5与铜焊盘存在比较强的取向关系这一现象,我们采用电镀获得具有一定择优取向的铜薄膜,来控制化合物的取向。通过探究电流密度和铜薄膜织构间的联系,发现在低电流密度,铜薄膜呈现(110)织构;而在高电流密度时,薄膜呈现(111)织构。在此基础上调整电流密度的大小,分别获得具有(111)择优取向和(110)择优取向的铜薄膜,进一步观察铜薄膜上化合物生长的界面反应和化合物形貌,得到铜薄膜的择优取向影响铜的扩散能力,进而得到不同化合物形貌。