[发明专利]用于微电子组件的导电元件以及相关方法、组合件和电子系统

说明书

本申请案涉及用于微电子组件的导电元件以及相关方法、组合件和电子系统。一种微电子组件包括衬底，其表面上具有至少一个接合衬垫；和金属柱结构，其处于所述至少一个接合衬垫上，所述金属柱结构包括：金属柱，其处于所述至少一个接合衬垫上；和焊接材料，其有一部分处于所述金属柱内的储集层内且另一部分从所述金属柱的与所述至少一个接合衬垫相对的末端突出。还公开用于形成所述金属柱结构的方法、金属柱结构、并入有所述金属柱结构的组合件和系统。

优先权主张

本申请案主张2020年2月28日申请的标题为“用于形成用于微电子组件的元件的方法、相关导电元件以及并入有此类导电元件的微电子组件、组合件和电子系统(METHODSFOR FORMING ELEMENTS FOR MICROELECTRONIC COMPONENTS,RELATED CONDUCTIVEELEMENTS,AND MICROELECTRONIC COMPONENTS,ASSEMBLIES AND ELECTRONIC SYSTEMSINCORPORATING SUCH CONDUCTIVE ELEMENTS)”的美国专利申请序列号16/804,413的申请日的权益。

技术领域

本文公开的实施例涉及用于微电子组件的导电元件以及用于形成此类导电元件的方法。更具体地说，本文中所公开的实施例涉及呈包括焊料的导电柱结构形式的导电元件、形成此类导电柱结构的方法，以及并入有此类导电柱结构的微电子组件、组合件和电子系统。

背景技术

呈用焊料封盖的导电柱形式的导电元件广泛用于将微电子组件物理电连接到彼此并且在所谓的“倒装芯片”取向中物理电连接到衬底，所述用焊料封端的导电柱包括顶部覆有焊料团块的实心金属(例如，铜)柱，在所述“倒装芯片”取向中，微电子组件(例如，半导体裸片)倒转并且通过质量回流焊或热压接合以作用表面向下的方式接合到另一组件。虽然提供用于电力、接地/偏压和数据信号通信的相对稳健连接，但由于在热循环中的温度摆动增加方面的操作需求，在电子系统的操作寿命期间的热循环数目不断增加，这会增加焊点失效的可能性。此外，微电子组件外观尺寸日益变小并且随之而来地接合线(即，两个叠置组件之间的空间)厚度变小以适应封装高度限制，导电柱大小和节距变小并且每一柱的焊料体积随之减小以适应衬底设计的较大柱数量以及较小线间距需求，这些都会增加焊料体积不足(即，“焊料匮乏”)的可能性，从而导致在焊料和开放线路的表面上或焊料和断开电路内形成空隙。

图1A和1B说明顶部覆有焊接材料(例如，Sn/Ag焊接材料)盖层的圆筒形金属柱的实例。图2A展现铜柱P上的焊料盖层S与具有Ni涂层以防止电迁移的铜端子衬垫T之间的断开电路，其说明归因于不足焊料而从未达成焊点。另一方面，图2B展现在封盖铜柱P并且接触铜衬底迹线的一部分上方的Ni涂层的焊料S中呈空隙V形式的断开电路的可能性。虽然焊料S确实在铜柱P与Ni迹线涂层之间延伸，但这类连接在操作期间(如果不是在烧机和特征化为“早期失败(infant mortality)”期间)的热循环下非常容易发生失效。

发明内容

在实施例中，一种微电子组件包括衬底，其表面上具有至少一个接合衬垫；和金属柱结构，其处于所述至少一个接合衬垫上。所述金属柱结构包括：金属柱，其处于所述至少一个接合衬垫上；和焊接材料，其有一部分处于所述金属柱内的储集层内且另一部分从所述金属柱的与所述至少一个接合衬垫相对的末端突出。