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研究生:楊詠鈞
研究生(外文):Yung-Chun Yang
論文名稱:碳化矽薄膜對鋁基金錫共晶接合面之影響
論文名稱(外文):Effect of Silicon Carbide Thin Film on Al-Based AuSn Eutectic Bonding Joint
指導教授:陳文瑞陳文瑞引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:光電與材料科技研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:104
中文關鍵詞:濺鍍沉積碳化矽熱膨脹係數金錫共晶接合覆晶封裝
外文關鍵詞:sputter depositedsilicon carbidecoefficient of thermal expansionAuSn alloyeutectic bondingflip-chip package
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本論文研究動機是參考DLC的概念應用於LED的覆晶封裝上,嘗試在鋁基底部濺鍍沉積上碳化矽來探討對鋁基金錫共晶接合結構上的影響。因為鋁無法進行電鍍等製程,因此將鋁表面先進行鋅置換與無電鍍鎳後,再以電鍍製備金錫堆疊層。在實驗過程中發現到,因碳化矽與鋁的熱膨脹系數差距過大,所以導致在進行熱壓合時,經過升、降溫後,會有薄膜剝離的狀況,使得元件的可靠度降低。後再參考以碳化矽作為基材的LED結構,嘗試在碳化矽上方先濺鍍沉積一層薄氮化鋁再濺鍍沉積鋁薄膜,因為碳化矽與氮化鋁不但熱膨脹係數接近,晶格常數也相當接近,而鋁與氮化鋁的晶格也較為匹配,並由實驗印證,薄膜附著力得以提升,剝離的狀況已大幅的改善,故將以此結構去探討對金錫共晶溫度與剪應力的關係,並找出最佳的共晶溫度,去做SEM、EDX、XRD分析,確認較佳的合金相,再將此參數以黃光微影方式開出圖形,並以LED作覆晶封裝,進行電性量測分析。

In this study, the motivation is for the reference of DLC structure, silicon carbide deposited before aluminum film to discussing its effect of the Al-Base AuSn eutectic bonding joint structure. Because Al surface can’t electroplate direct, so first used Zn replaced the surface of Al, and deposited Ni by electroless Nickel. Then the Au/Sn stack-layer were electroplated on the metal. In the experiment ,we can observe the film will pilling after the thermal bonding process. According to the literature, this may be attributed to the Coefficient of thermal expansion different too large. We refer to the LED structure of using SiC-base, deposited the thin AlN film after deposited SiC film. Because the lattice constant and Coefficient of thermal expansion of SiC and AlN is nearly, then the lattice constant of Al and AlN also near match. After the experiment, the film adhesion of new structure is better than the old, film not pilling after bonding process. So this study using the metal sub-layer to explore the Au/Sn better alloy temperature on the Al-base. Structural characterizations were performed by SEM, EDX, and XRD. Finally, the lithography was utilized on glass substrates, after stack-layer completed, combined the LED by flip-chip to measure and analysis Electrical characteristics.

摘要 ……………………………………………………………………… i
Abstract…………………………………………………………… ii
致謝 ………………………………………………………………… iv
目錄 ………………………………………………………………… v
表目錄 ……………………………………………………………… viii
圖目錄 ……………………………………………………………… ix
第一章 緒論……………………………………………………… 1
1.1 前言……………………………………………………… 1
1.2 發光二極體的發展……………………………………… 3
1.3 發光二極體封裝技術…………………………………… 5
1.4 金錫共晶………………………………………………… 8
1.5 碳化矽…………………………………………………… 11
1.6 研究動機………………………………………………… 13
第二章 製程與相關儀器設備介紹……………………………… 14
2.1 濺鍍機製程系統………………………………………… 14
2.2 鋅置換與無電鍍鎳製程………………………………… 18
2.3 電鍍製程………………………………………………… 21
2.4 熱壓合製程……………………………………………… 23
2.5 黃光微影製程…………………………………………… 24
2.6 相關儀器介紹…………………………………………… 27
2.6.1 表面輪廓儀……………………………………… 27
2.6.2 剪力量測系統…………………………………… 28
2.6.3 電壓-電流量測………………………………… 29
第三章 實驗方法與流程………………………………………… 30
3.1 實驗流程………………………………………………… 30
3.2 試片前置處理…………………………………………… 32
3.3 薄膜製備………………………………………………… 33
3.3.1 碳化矽薄膜製備………………………………… 33
3.3.2 鋁卅氮化鋁薄膜製備…………………………… 34
3.3.3 鋅置換卅無電鍍鎳……………………………… 36
3.3.4 金錫堆疊層製備………………………………… 38
3.4 熱壓合…………………………………………………… 41
3.5 圖形化製作……………………………………………… 43
第四章 結果與討論……………………………………………… 45
4.1 各種鍍膜速率分析……………………………………… 47
4.2 失敗模式分析…………………………………………… 51
4.3 剪力分析………………………………………………… 54
4.4 SEM分析 ……………………………………………… 60
4.4.1 碳化矽 …………………………………………… 60
4.4.2 參數一結構(SiC=0.1μm)………………………… 61
4.4.3 參數二結構(SiC=0.2μm)………………………… 62
4.4.4 參數三結構(SiC=0.4μm)………………………… 64
4.5 XRD分析 ……………………………………………… 78
4.5.1 基底金屬層 ……………………………………… 78
4.5.2 金錫金堆疊層 …………………………………… 79
4.6 LED特性量測…………………………………………… 87
第五章 結論……………………………………………………… 91
參考文獻 …………………………………………………………… 94
附錄一… …………………………………………………………… 96
Extended Abstract………………………………………………… 99
簡歷(CV) …………………………………………………………… 105


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