金屬鍍層需要盡量使用熱膨脹系數,CTE匹配的材料,來降低內應力,避免對芯片或DBC基板產生損壞。金屬薄膜內應力過大時,非常容易導致脆性芯片碎裂或降低可靠性。金屬鍍層必須是由互相兼容的金屬層組成,并含有較低的內應力。在實際應用中,金屬鍍層通常根據要采用的釬焊或燒結工藝而定,還要考慮工藝復雜度、成本、和適宜批量生產性等問題。那么低溫燒結銀金屬鍍層有哪幾層呢?

1、連接層

首先應該與DBC基板的銅層或DBA基板的鋁層產生牢固且可靠的連接,并且具有較低的電阻和熱阻。連接層應該與DBC或DBA通過原子擴散形成連接,形成金屬鍵結合。連接層應該在燒結過程中和高溫應用環境中不發生脫粘,并且可以通過如溫度循環和功率循環等可靠性測試。連接層需要具有非常低的接觸電阻,這是形成良好電氣連接的關鍵因素。可以通過等離子清洗或化學腐蝕的方法去除銅或鋁表面的氧化物,進而形成低電阻接觸?？梢宰鳛檫B接層的金屬有鈦、鉻以及鈦鎢合金等。

2、擴散阻礙層

對于釬焊來說,金屬鍍層中需要一層金屬來阻礙釬料擴散,減緩或避免形成脆性金屬間化合物?？梢宰鳛閿U散阻礙層的金屬有鎳、鎳釩合金、鎳(磷)等。由于鎳與互連材料具有非常低的反應速率和擴散速率,鎳是常用的擴散阻礙層。就鍍層工藝來說,芯片一般采用磁控濺射的方法,基板一般采用電鍍或化學鍍的方法。之后是可用于釬焊或燒結連接的一層金屬,具有足夠的潤濕性和可焊性。

可以選用的材料為金、銀、鉑、鈀、鎳或銅。其中可以Au、Ag、Pt和Pd可以防止氧化,常用的是Au和Ag,用以鈍化下面一層的Ni。Ni鍍層由于成本較低,性能穩定,與釬料潤濕性和可焊性較好,低溫燒結銀在DBC基板、DBA基板、底板以及印刷電路板上也得到廣泛應用。