Ag-Sn低温过渡液相连接中Ag3Sn晶粒的生长机理

摘要

低温过渡液相(TLP)连接是一种在宽禁带半导体互连领域极具应用潜力的高温电子封装技术。本文研究了Ag/Sn体系在不同温度下进行TLP连接时界面金属间化合物(IMCs)的生长机理。结果表明：Ag3Sn晶粒主要呈扇贝状形态，而棱柱状、针状、中空柱状、板状和线状等形态也会产生；然而，随着保温时间的延长波浪状Sn/Ag3Sn界面将变得更加平坦，分析表明这与晶粒粗化及基板Ag原子各向异性的扩散流有关；同时，在Ag3Sn晶粒表面观察到大量纳米Ag3Sn颗粒形成，它们形核长大于液相富Ag区，并在凝固过程中被Ag3Sn晶粒吸附沉淀所致。在动力学方面，Ag3Sn晶粒生长遵循抛物线规律，主要受到体积扩散控制，且250、280和320°C下生长速率常数分别为5.83×10-15、7.83×10-15和2.83×10-14m2/s，反应活化能为58.89kJ/mol。