倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法及结构.pdf

一种倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法及结构，在芯片上制备第一金属焊盘、第一可焊层和钎料凸点，在基板上制备第二金属焊盘和第二可焊层，在第二可焊层的表面涂覆焊剂，将钎料凸点和第二金属焊盘一一对准、接触放置，形成一个组合体，对该组合体加热至所需温度下进行钎焊回流，在第一金属焊盘和第二金属焊盘之间形成温度梯度ΔT/Δd，直至钎料凸点熔化后发生钎焊反应全部转变为金属间化合物。本发明在钎焊回流时形成温度梯度，加速了金属间化合物的生长速率，提高了全金属间化合物互连焊点的制备效率；与半导体和封装技术工艺兼容性好，金属间化合物具有择优取向和热稳定性，提高了焊点的力学性能和服役可靠性，实现低温互连高温服役。

权利要求书1.  一种倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：提供芯片(10)，所述芯片(10)上采用电镀、溅射、气相沉积或蒸镀制备至少一个第一金属焊盘(20)，所述第一金属焊盘(20)上采用电镀、溅射、气相沉积、蒸镀或植球后再回流制备钎料凸点(24)；提供基板(30)，所述基板(30)上采用电镀或溅射制备至少一个第二金属焊盘(40)，所述第二金属焊盘(40)上采用电镀、溅射或化学沉积制备第二可焊层(42)；所述第一金属焊盘(20)和第二金属焊盘(40)具有相同的材质和相同的排布图形；所述第二可焊层(42)的材质不同于所述第二金属焊盘(40)的材质；步骤二：第二可焊层(42)的表面涂覆焊剂(44)；步骤三：将钎料凸点(24)和第二可焊层(42)一一对准，并接触放置，形成一个组合体；步骤四：对步骤三形成的组合体加热至所需温度下进行钎焊回流，并使第一金属焊盘(20)的温度低于第二金属焊盘(40)的温度，即在第一金属焊盘(20)和第二金属焊盘(40)之间形成温度梯度，直至钎料凸点(24)熔化后发生钎焊反应全部转变为金属间化合物(50)；所述温度梯度定义为ΔT/Δd，所述ΔT为第二金属焊盘(40)上表面与第一金属焊盘(20)下表面之间的温度差，所述Δd为第二金属焊盘(40)上表面与第一金属焊盘(20)下表面之间的距离；所述金属间化合物(50)在第一金属焊盘(20)上形成生长；所述第一金属焊盘(20)和第二金属焊盘(40)在钎焊反应后仍有剩余。2.  根据权利要求1所述的一种倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述温度梯度不小于20℃/cm。3.  根据权利要求1所述的一种倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述温度梯度的范围是20～200℃/cm。4.  根据权利要求1-3任一所述的一种倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述第一金属焊盘(20)为单晶或具有择优取向，所述第一金属焊盘(20)为单晶或择优取向Cu时，钎料凸点(24)为Sn、In或SnCu中的一种；所述第一金属焊盘(20)为单晶或择优取向Ni时，钎料凸点(24)为Sn或In中的一种；所述第一金属焊盘(20)为单晶或择优取向Ag时，钎料凸点(24)为Sn、In、SnAg或InAg中的一种。5.  根据权利要求1-3任一所述的一种倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述第一金属焊盘(20)和钎料凸点(24)之间包含采用电镀、溅射、气相沉积或蒸镀制备的第一可焊层(22)，所述第一可焊层的材质不同于所述第一金属焊盘(20)的材质。6.  根据权利要求1-3任一所述的一种倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述金属间化合物(50)内包括残余相(52)。7.  根据权利要求5所述的一种倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述金属间化合物(50)内包括残余相(52)。8.  根据权利要求6所述的一种倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述残余相(52)包括Ag3Sn、富Pb相或富Bi相。9.  根据权利要求7所述的一种倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法，其特征在于，所述残余相(52)包括Ag3Sn、富Pb相或富Bi相。10.  权利要求4所述制备方法制备的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点结构，包括芯片(10)和位于所述芯片(10)上的至少一个第一金属焊盘(20)，基板(30)和位于所述基板(30)上的至少一个第二金属焊盘(40)，其特征在于，所述第一金属焊盘(20)为单晶或具有择优取向，所述第一金属焊盘(20)和第二金属焊盘(40)通过金属间化合物(50)连接，所述金属间化合物(50)沿所述温度梯度的方向具有单一取向。

说明书倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法及结构
技术领域
本发明属于电子制造领域，涉及一种倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法及结构。
背景技术
倒装芯片(flip chip)技术是电子器件封装、LED封装、微系统封装、功率组件封装中的核心技术之一，是一种采用焊点将晶片或芯片连接到载体、基板或电路板的一种封装技术，而无需使用金属引线。芯片表面的钎料凸点置于接合焊盘上并以此作为接合方式，翻转芯片使得芯片表面上的钎料凸点朝下面向载体。钎料凸点经由焊盘能够电连接到载体中的布线。上述钎料凸点通过钎焊反应在焊盘上生成界面金属间化合物层，形成焊点，实现芯片到载体的连接，焊点由芯片焊盘-金属间化合物-钎料-金属间化合物-载体焊盘组成。通常在钎焊反应过程中界面金属间化合物的生长速率较慢，钎焊结束后，焊点中钎料的厚度要远大于金属间化合物的厚度，它们的厚度比为几十比一，甚至是几百比一。
电子封装器件不断追求高频高速、多功能、高性能和小体积，使其工作电流密度持续增大，焦耳热随之增大，需要所述的器件在越来越高的温度下服役，并保持长时间可靠性。在此情况下，倒装芯片技术存在的主要问题是：1、传统的芯片焊盘-金属间化合物-钎料-金属间化合物-载体焊盘结构包含多个连接界面，在较高温度长期服役时，由于金属间化合物层会生长粗化，引起焊盘/金属间化合物和金属间化合物/钎料的界面上形成柯肯达尔空洞等缺陷，在外力或热应力作用下界面上会形成裂纹或发生断裂，导致焊点失效。2、传统的钎料均为低熔点合金，如Sn-37Pb、Sn-3.5Ag、Sn-0.7Cu、Sn-3.5Ag-0.5Cu和Sn-9Zn等的熔点 均低于230℃，钎料焊点不能在高温环境下可靠工作，互连部位相对较差的高温服役性能已成为制约高密度封装发展的主要瓶颈之一。要想提高焊点的服役温度必须选择熔点更高的钎料，然而过高的钎焊连接温度会造成元器件的损伤。
为解决上述问题，出现了全金属间化合物焊点的技术方案，即在一定条件下使界面反应充分进行，直至钎料全部转化为金属间化合物，形成芯片焊盘-金属间化合物-载体焊盘的结构，以实现低温连接高温服役的要求。但缺点是常规钎焊、热压键合等方法所需钎焊反应时间长，生产效率低，且会因为原子间的互扩散而在金属间化合物层中产生空洞；采用纳米金属间化合物颗粒制备全金属间化合物焊点，工艺复杂，制作纳米颗粒成本过高，生成渣滓不易清理；而低温超声键合方法缺点是工艺复杂，需要对生产设备作较大改动，与现有封装工艺技术兼容性低；此外，上述方法形成的金属间化合物通常取向随机，不具有择优取向。
热迁移是在温度梯度(两点温度差ΔT与两点间距Δd的比值，即ΔT/Δd)作用下发生的原子迁移过程。从材料热力学和动力学观点看，金属原子的热迁移是在一定温度梯度作用下发生的、由扩散控制的质量迁移过程，其机理是高温区的电子具有较高的散射能，驱动金属原子沿温度降低的方向进行定向扩散迁移，产生金属原子的质量迁移。文献[R A Johns,D A Blackburn.Thin Solid Films,25(2):291-300,1975]报道了在202-322℃下纯Pb(熔点327.5℃)中发现晶界处Pb原子流比晶格内Pb原子流对温度梯度更为敏感，证明了金属原子热迁移现象的存在。
发明内容
本发明提供了一种倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法及结构， 通过钎焊回流时在焊点内形成一定的温度梯度，诱发金属原子由焊点内温度相对较高的热端焊盘向液态钎料中快速溶解，并在温度梯度的作用下向焊点内温度相对较低的冷端进行大量的、快速的迁移扩散，从而显著加速焊点冷端界面金属间化合物的形成生长，最终得到全金属间化合物互连焊点。
本发明采用的技术方案如下：
一种倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：提供芯片，所述芯片上采用电镀、溅射、气相沉积或蒸镀的方法制备至少一个第一金属焊盘，所述第一金属焊盘上采用电镀、溅射、气相沉积、蒸镀或植球后再回流制备钎料凸点；提供基板，所述基板上采用电镀或溅射的方法制备至少一个第二金属焊盘，所述第二金属焊盘上采用电镀、溅射或化学沉积制备第二可焊层；
所述第一金属焊盘和第二金属焊盘具有相同的材质，为Cu、Ni或Ag，且具有相同的排布图形；
所述第二可焊层由Ni、Au、Pd、Ag、OSP中的一种或几种组成，且不同于所述二金属焊盘的材质；
所述钎料凸点为Sn、In、SnAg、SnCu、SnBi、SnPb、SnAgCu、InAg中的一种；
步骤二：第二可焊层的表面涂覆焊剂；
步骤三：将钎料凸点和第二可焊层一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：对步骤三形成的组合体加热至所需温度下进行钎焊回流，并使第一金属焊盘的温度低于第二金属焊盘的温度，即在第一金属焊盘和第二金属焊 盘之间形成温度梯度，直至钎料凸点熔化后发生钎焊反应全部转变为金属间化合物；
所述温度梯度定义为ΔT/Δd，所述ΔT为第二金属焊盘上表面与第一金属焊盘下表面之间的温度差，所述Δd为第二金属焊盘上表面与第一金属焊盘下表面之间的距离；
所述温度梯度不小于20℃/cm，优选为20～200℃/cm；
所述金属间化合物在第一金属焊盘上形成生长；
优选的，所述钎料凸点的直径为1～100μm；
所述第二金属焊盘的厚度，根据钎料凸点和金属焊盘的材质，并使钎料在钎焊反应中全部反应形成金属间化合物为准，本领域的技术人员可根据实际需求进行选择，优选为2～100μm；
所述第一金属焊盘和第二金属焊盘在钎焊反应后仍有剩余；
所述金属间化合物为Cu-Sn、Ni-Sn、Cn-In、Ni-In、Ag-Sn、Ag-In中的一种或几种；
所述第一金属焊盘为单晶或具有择优取向；
第一金属焊盘为单晶或择优取向Cu时，钎料凸点为Sn、In或SnCu中的一种；
第一金属焊盘为单晶或择优取向Ni时，钎料凸点为Sn或In中的一种；
第一金属焊盘为单晶或择优取向Ag时，钎料凸点为Sn、In、SnAg或InAg中的一种。
所述形成的金属间化合物会因所用金属焊盘和钎料凸点的材质种类不同而含(或不含)残余相，残余相为Ag3Sn、富Pb相或富Bi相。使用哪种金属焊盘 和对应钎料凸点会含(或不含)残余相，所属技术领域的技术人员根据现有技术即可判断。在所述步骤一中第一金属焊盘和钎料凸点之间还包含采用电镀、溅射、气相沉积或蒸镀方法制备的第一可焊层，所述第一可焊层为Ni、Au、Pd和Ag中的一种或几种，且不同于所述第一金属焊盘的材质。
本发明在步骤四中，使第一金属焊盘的温度低于第二金属焊盘的温度以形成温度梯度，由于焊点的尺寸微小，即使焊点内存在较小的温度差，仍然会形成较大的温度梯度。例如，100μm焊点两侧焊盘之间的温度差为1℃时，所形成的温度梯度将达到100℃/cm。温度梯度的存在引发大量金属原子由温度相对较高的热端金属焊盘快速溶解到液态钎料中，并向温度相对较低的冷端界面进行快速扩散迁移，从而显著加速冷端界面金属间化合物的生长，同时使金属间化合物从温度相对较低的冷端向温度相对较高的热端连续生长，从而有效避免形成的金属化合物中孔洞的出现。
本发明中的加热装置为可形成温度梯度的加热器。
本发明中，在温度梯度存在的条件下进行钎焊回流的过程中，金属焊盘和钎料的材质、温度梯度和回流温度是影响金属间化合物的生长速率和结构的最主要因素，其它因素影响较小；金属间化合物的生长速率随温度梯度的增大而增加。因此，本发明不限于上述技术方案中的结构。
一种倒装芯片用全金属间化合物互连焊点结构，包括芯片和位于所述芯片上的至少一个第一金属焊盘，基板和位于所述基板上的至少一个第二金属焊盘，所述第一金属焊盘为单晶或具有择优取向，所述第一金属焊盘和第二金属焊盘通过金属间化合物连接，所述金属间化合物沿所述温度梯度的方向具有单一取向。
优选的，所述第一金属焊盘为单晶或择优取向Cu、Ni或Ag。
本发明的有益效果是：钎焊回流时引入温度梯度促使金属原子发生热迁移，加速界面金属间化合物在冷端金属焊盘上的形成生长，显著提高全金属间化合物焊点的制作效率；金属间化合物由温度相对较低的冷端向温度相对较高的热端连续生长，可有效避免形成的金属化合物中出现孔洞；金属凸点采用单晶或择优取向金属材料、选择合适的钎料，形成的金属间化合物具有单一晶体取向，从而提高了焊点的力学性能和服役可靠性；有效抑制了钎焊回流过程中在金属间化合物和金属焊盘之间的界面上形成柯肯达尔空洞，提高了焊点的可靠性；形成的全金属间化合物焊点具有较好的热稳定性，可在400℃以上长期可靠服役；采用传统的回流温度进行钎焊，避免对元器件的高温损伤，与现有半导体及封装工艺兼容性好，工艺简单，实现低温互连高温服役。
附图说明
图1为本发明步骤三中形成的组合体结构示意图。
图2为本发明步骤三中形成的具有第一可焊层的组合体结构示意图。
图3为本发明制备的全金属间化合物互连焊点结构示意图。
图4为本发明制备的具有残余相的全金属间化合物互连焊点结构示意图。
图5为本发明实施例1、2和3条件下金属间化合物生长速率与传统钎焊回流(等温时效)条件下金属间化合物生长速率的对比图。
附图标记说明：10-芯片；20-第一金属焊盘；22-第一可焊层；24-钎料凸点；30-基板；40第二金属焊盘；42第二可焊层；44焊剂；50金属间化合物；52残余相。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图2和图3所示，本发明的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供芯片10，在所述芯片10上电镀制备20×30个厚度为10μm的Cu第一焊盘20的阵列，在所制得的Cu第一焊盘20上溅射制备Ni/Au第一可焊层22，在所述Ni/Au第一可焊层22上植Sn3.0Ag0.5Cu钎料球并回流制得直径为30μm的Sn3.0Ag0.5Cu钎料凸点24；提供基板30，在所述基板30上电镀制备20×30个厚度为50μm的Cu第二金属焊盘40的阵列，在所制得的Cu第二金属焊盘40上化学沉积OSP第二可焊层42；
步骤二：在OSP第二可焊层42的表面涂覆焊剂44；
步骤三：将Sn3.0Ag0.5Cu钎料凸点24和OSP第二可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：加热步骤三形成的组合体并进行钎焊回流，使Cu第一金属焊盘20的温度达到250℃且低于Cu第二金属焊盘40的温度，即在Cu第一金属焊盘20和Cu第二金属焊盘40之间形成20℃/cm的温度梯度，直至Sn3.0Ag0.5Cu钎料凸点24熔化后反应完毕全部转变为Cu-Sn金属间化合物50和Ag3Sn残余相52，制得全金属间化合物互连焊点。
如图5所示，本实施例中20℃/cm的温度梯度条件下金属间化合物生长速率显著大于传统钎焊回流等温时效条件下的金属间化合物生长速率。
实施例2：
如图2和图3所示，本发明的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备 方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供芯片10，在所述芯片10上电镀制备20×30个厚度为10μm的Cu第一焊盘20的阵列，在所制得的Cu第一焊盘20上溅射制备Ni/Au第一可焊层22，在所述Ni/Au第一可焊层22上植Sn3.0Ag0.5Cu钎料球并回流制得直径为40μm的Sn3.0Ag0.5Cu钎料凸点24；提供基板30，在所述基板30上电镀制备20×30个厚度为50μm的Cu第二金属焊盘40的阵列，在所制得的Cu第二金属焊盘40上化学沉积OSP第二可焊层42；
步骤二：在OSP第二可焊层42的表面涂覆焊剂44；
步骤三：将Sn3.0Ag0.5Cu钎料凸点24和OSP第二可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：加热步骤三形成的组合体并进行钎焊回流，使Cu第一金属焊盘20的温度达到250℃且低于Cu第二金属焊盘40的温度，即在Cu第一金属焊盘20和Cu第二金属焊盘40之间形成40℃/cm的温度梯度，直至Sn3.0Ag0.5Cu钎料凸点24熔化后反应完毕全部转变为Cu-Sn金属间化合物50和Ag3Sn残余相52，制得全金属间化合物互连焊点。
如图5所示，本实施例中40℃/cm的温度梯度条件下金属间化合物生长速率显著大于传统钎焊回流等温时效条件下的金属间化合物生长速率。
实施例3：
如图2和图3所示，本发明的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供芯片10，在所述芯片10上电镀制备20×30个厚度为10μm的Cu第一焊盘20的阵列，在所制得的Cu第一焊盘20上溅射制备Ni/Au第一可 焊层22，在所述Ni/Au第一可焊层22上植Sn3.0Ag0.5Cu钎料球并回流制得直径为50μm的Sn3.0Ag0.5Cu钎料凸点24；提供基板30，在所述基板30上电镀制备20×30个厚度为60μm的Cu第二金属焊盘40的阵列，在所制得的Cu第二金属焊盘40上化学沉积OSP第二可焊层42；
步骤二：在OSP第二可焊层42的表面涂覆焊剂44；
步骤三：将Sn3.0Ag0.5Cu钎料凸点24和OSP第二可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：加热步骤三形成的组合体并进行钎焊回流，使Cu第一金属焊盘20的温度达到250℃且低于Cu第二金属焊盘40的温度，即在Cu第一金属焊盘20和Cu第二金属焊盘40之间形成50℃/cm的温度梯度，直至Sn3.0Ag0.5Cu钎料凸点24熔化后反应完毕全部转变为Cu-Sn金属间化合物50和Ag3Sn残余相52，制得全金属间化合物互连焊点。
如图5所示，本实施例中50℃/cm的温度梯度条件下金属间化合物生长速率显著大于传统钎焊回流等温时效条件下的金属间化合物生长速率。
实施例4：
如图1和图3所示，本发明的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供芯片10，在所述芯片10上溅射制备40×30个厚度为1μm的单晶Cu第一焊盘20的阵列，在所制得的单晶Cu第一焊盘20上电镀制备Sn层并回流制得直径为20μm的Sn钎料凸点24；提供基板30，在所述基板30上电镀制备40×30个厚度为30μm的Cu第二金属焊盘40的阵列，在所制得的Cu第二金属焊盘40上电镀制备Ni/Pd/Au第二可焊层42；
步骤二：在Ni/Pd/Au第二可焊层42的表面涂覆焊剂44；
步骤三：将Sn钎料凸点24和Ni/Pd/Au第二可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：对步骤三形成的组合体进行钎焊回流，使单晶Cu第一金属焊盘20的温度达到280℃且低于Cu第二金属焊盘40的温度，即在单晶Cu第一金属焊盘20和Cu第二金属焊盘40之间形成55℃/cm的温度梯度，直至Sn钎料凸点24熔化后反应完毕全部转变为Cu-Sn金属间化合物50，制得单一取向金属间化合物互连焊点。
实施例5：
如图1和图3所示，本发明的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供芯片10，在所述芯片10上电镀制备30×30个厚度为5μm的择优取向Cu第一焊盘20的阵列，在所制得的择优取向Cu第一焊盘20上电镀制备In层并回流制得直径为20μm的In钎料凸点24；提供基板30，在所述基板30上电镀制备30×30个厚度为35μm的Cu第二金属焊盘40的阵列，在所制得的Cu第二金属焊盘40上电镀制备Au第二可焊层42；
步骤二：在Au第二可焊层42的表面涂覆焊剂44；
步骤三：将In钎料凸点24和Au第二可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：对步骤三形成的组合体进行钎焊回流，使择优取向Cu第一金属焊盘20的温度达到200℃且低于Cu第二金属焊盘40的温度，即在择优取向Cu第一金属焊盘20和Cu第二金属焊盘40之间形成60℃/cm的温度梯度，直至In 钎料凸点24熔化后反应完毕全部转变为Cu-In金属间化合物50，制得单一取向金属间化合物互连焊点。
实施例6：
如图2和图3所示，本发明的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供芯片10，在所述芯片10上电镀制备40×30个厚度为2μm的Cu第一焊盘20的阵列，在所制得的Cu第一焊盘20上溅射制备Ni/Au第一可焊层22，在所述Ni/Au第一可焊层22上溅射SnCu钎料层并回流制得直径为3μm的SnCu钎料凸点24；提供基板30，在所述基板30上电镀制备40×30个厚度为6μm的Cu第二金属焊盘40的阵列，在所制得的Cu第二金属焊盘40上化学沉积OSP第二可焊层42；
步骤二：在OSP第二可焊层42的表面涂覆焊剂44；
步骤三：将SnCu钎料凸点24和OSP第二可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：对步骤三形成的组合体进行钎焊回流，使Cu第一金属焊盘20的温度达到260℃且低于Cu第二金属焊盘40的温度，在Cu第一金属焊盘20和Cu第二金属焊盘40之间形成70℃/cm的温度梯度，直至SnCu钎料凸点24熔化后反应完毕全部转变为Cu-Sn金属间化合物50，制得全金属间化合物互连焊点。
实施例7：
如图1和图3所示，本发明的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供芯片10，在所述芯片10上溅射制备50×50个厚度为2μm的单晶Ag第一焊盘20的阵列，在所制得的单晶Ag第一焊盘20上电镀SnAg钎料层并回流制得直径为20μm的SnAg钎料凸点24；提供基板30，在所述基板30上电镀制备50×50个厚度为70μm的Ag第二金属焊盘40的阵列，在所制得的Ag第二金属焊盘40上电镀制备Pd/Au第二可焊层42；
步骤二：在Pd/Au第二可焊层42的表面涂覆焊剂44；
步骤三：将SnAg钎料凸点24和Pd/Au第二可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：加热步骤三形成的组合体并进行钎焊回流，使单晶Ag第一金属焊盘20的温度达到260℃且低于Ag第二金属焊盘40的温度，即在单晶Ag第一金属焊盘20和Ag第二金属焊盘40之间形成80℃/cm的温度梯度，直至SnAg钎料凸点24熔化后反应完毕全部转变为Ag3Sn金属间化合物50，制得单一取向金属间化合物互连焊点。
实施例8：
如图2和图4所示，本发明的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供芯片10，在所述芯片10上电镀制备40×30个厚度为10μm的Cu第一焊盘20的阵列，在所制得的Cu第一焊盘20上溅射制备Ni/Au第一可焊层22，在所述Ni/Au第一可焊层22上植SnBi钎料球并回流制得直径为100μm的SnBi钎料凸点24；提供基板30，在所述基板30上电镀制备40×30个厚度为80μm的Cu第二金属焊盘40的阵列，在所制得的Cu第二金属焊盘40上电镀Au第二可焊层42；
步骤二：在Au第二可焊层42的表面涂覆焊剂44；
步骤三：将SnBi钎料凸点24和Au第二可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：对步骤三形成的组合体进行钎焊回流，使Cu第一金属焊盘20的温度达到180℃且低于Cu第二金属焊盘40的温度，在Cu第一金属焊盘20和Cu第二金属焊盘40之间形成85℃/cm的温度梯度，直至SnBi钎料凸点24熔化后反应完毕全部转变为Cu-Sn金属间化合物50和富Bi残余相52，制得全金属间化合物互连焊点。
实施例9：
如图2和图4所示，本发明的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供芯片10，在所述芯片10上电镀制备40×30个厚度为10μm的Cu第一焊盘20的阵列，在所制得的Cu第一焊盘20上溅射制备Ni/Au第一可焊层22，在所述Ni/Au第一可焊层22上植SnPb钎料球并回流制得直径为80μm的SnPb钎料凸点24；提供基板30，在所述基板30上电镀制备40×30个厚度为100μm的Cu第二金属焊盘40的阵列，在所制得的Cu第二金属焊盘40上电镀Au第二可焊层42；
步骤二：在Au第二可焊层42的表面涂覆焊剂44；
步骤三：将SnPb钎料凸点24和Au第二可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：对步骤三形成的组合体进行钎焊回流，使Cu第一金属焊盘20的温度达到180℃且低于Cu第二金属焊盘40的温度，在Cu第一金属焊盘20和 Cu第二金属焊盘40之间形成90℃/cm的温度梯度，直至SnPb钎料凸点24熔化后反应完毕全部转变为Cu-Sn金属间化合物50和富Pb残余相52，制得全金属间化合物互连焊点。
实施例10：
如图1和图3所示，本发明的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供芯片10，在所述芯片10上蒸镀制备40×30个厚度为1μm的Cu第一焊盘20的阵列，在所制得的Cu第一焊盘20上溅射制备Sn层并回流制得直径为1μm的Sn钎料凸点24；提供基板30，在所述基板30上溅射制备40×30个厚度为2μm的Cu第二金属焊盘40的阵列，在所制得的Cu第二金属焊盘40上溅射制备Ni/Pd/Au第二可焊层42；
步骤二：在Ni/Pd/Au第二可焊层42的表面涂覆焊剂44；
步骤三：将Sn钎料凸点24和Ni/Pd/Au第二可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：对步骤三形成的组合体进行钎焊回流，使Cu第一金属焊盘20的温度达到260℃且低于Cu第二金属焊盘40的温度，即在Cu第一金属焊盘20和Cu第二金属焊盘40之间形成130℃/cm的温度梯度，直至Sn钎料凸点24熔化后反应完毕全部转变为Cu-Sn金属间化合物50，制得全金属间化合物互连焊点。
实施例11：
如图1和图3所示，本发明的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供芯片10，在所述芯片10上电镀制备50×50个厚度为20μm的Ag第一焊盘20的阵列，在所制得的Ag第一焊盘20上电镀InAg钎料层并回流制得直径为30μm的InAg钎料凸点24；提供基板30，在所述基板30上电镀制备50×50个厚度为50μm的Ag第二金属焊盘40的阵列，在所制得的Ag第二金属焊盘40上电镀制备Pd/Au第二可焊层42；
步骤二：在Pd/Au第二可焊层42的表面涂覆焊剂44；
步骤三：将InAg钎料凸点24和Pd/Au第二可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：加热步骤三形成的组合体并进行钎焊回流，使Ag第一金属焊盘20的温度达到260℃且低于Ag第二金属焊盘40的温度，即在Ag第一金属焊盘20和Ag第二金属焊盘40之间形成165℃/cm的温度梯度，直至InAg钎料凸点24熔化后反应完毕全部转变为Ag-In金属间化合物50，制得全金属间化合物互连焊点。
实施例12：
如图1和图3所示，本发明的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供芯片10，在所述芯片10上溅射制备50×50个厚度为1μm的单晶Ni第一焊盘20的阵列，在所制得的单晶Ni第一焊盘20上电镀In并回流制得直径为20μm的In钎料凸点24；提供基板30，在所述基板30上溅射制备50×50个厚度为40μm的Ni第二金属焊盘40的阵列，在所制得的Ni第二金属焊盘40上溅射制备Au第二可焊层42；
步骤二：在Au第二可焊层42的表面涂覆焊剂44；
步骤三：将In钎料凸点24和Au第二可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：加热步骤三形成的组合体并进行钎焊回流，使单晶Ni第一金属焊盘20的温度达到200℃且低于Ni第二金属焊盘40的温度，在单晶Ni第一金属焊盘20和Ni第二金属焊盘40之间形成170℃/cm的温度梯度，直至In钎料凸点24熔化后反应完毕全部转变为Ni-In金属间化合物50，制得单一取向金属间化合物互连焊点。
实施例13：
如图1和图3所示，本发明的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供芯片10，在所述芯片10上蒸镀制备50×50个厚度为2μm的Ag第一焊盘20的阵列，在所制得的Ag第一焊盘20上电镀Sn并回流制得直径为5μm的Sn钎料凸点24；提供基板30，在所述基板30上电镀制备50×50个厚度为20μm的Ag第二金属焊盘40的阵列，在所制得的Ag第二金属焊盘40上电镀制备Pd/Au第二可焊层42；
步骤二：在Pd/Au第二可焊层42的表面涂覆焊剂44；
步骤三：将Sn钎料凸点24和Pd/Au第二可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：加热步骤三形成的组合体并进行钎焊回流，使Ag第一金属焊盘20的温度达到260℃且低于Ag第二金属焊盘40的温度，即在Ag第一金属焊盘20和Ag第二金属焊盘40之间形成175℃/cm的温度梯度，直至Sn钎料凸点24熔化后反应完毕全部转变为Ag-Sn金属间化合物50，制得全金属间化合物互 连焊点。
实施例14：
如图1和图3所示，本发明的倒装芯片用全金属间化合物互连焊点的制备方法可以通过下述具体工艺步骤实现：
步骤一：提供芯片10，在所述芯片10上溅射制备50×50个厚度为1.5μm的单晶Ni第一焊盘20的阵列，在所制得的单晶Ni第一焊盘20上电镀Sn并回流制得直径为5μm的Sn钎料凸点24；提供基板30，在所述基板30上溅射制备50×50个厚度为10μm的Ni第二金属焊盘40的阵列，在所制得的Ni第二金属焊盘40上溅射制备Ag第二可焊层42；
步骤二：在Ag第二可焊层42的表面涂覆焊剂44；
步骤三：将Sn钎料凸点24和Ag第二可焊层42一一对准，并接触放置，形成一个组合体；
步骤四：加热步骤三形成的组合体并进行钎焊回流，使单晶Ni第一金属焊盘20的温度达到260℃且低于Ni第二金属焊盘40的温度，在单晶Ni第一金属焊盘20和Ni第二金属焊盘40之间形成200℃/cm的温度梯度，直至Sn钎料凸点24熔化后反应完毕全部转变为Ni3Sn4金属间化合物50，制得单一取向金属间化合物互连焊点。
对比例1：
本对比例中，第一焊盘采用Cu，设定钎焊回流的温度为250℃，未形成温度梯度，即在传统钎焊回流(等温时效)条件下进行反应，其它步骤、材料和工艺条件等均与实施例1相同，如图2和图3所示，最终制得全金属间化合物互连焊点。
本对比例的金属间化合物生长速率如图5中250℃等温时效曲线图所示。
上述实施例是对本发明所作的进一步详细说明，并不用以限制本发明，所用材料和工艺条件仅限于上述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。