T/CASAS 019-2021 微纳米金属烧结体电阻率测试方法 四探针法

内容简介

本文件规定了第三代半导体器件封装用微纳米金属烧结体的电阻率测试方法
本文件适用于第三代半导体器件封装用微纳米金属烧结体的电阻率测试评价；此烧结体不包含烧结件的被连接件（如芯片）、连接基体
本方法适用于直径大于探针间距10倍、厚度小于探针间距4倍的微纳米金属烧结体圆形样品体积电阻率的测试，不适用于薄膜样品方块电阻的测试
金属互连材料在半导体封装工业中占据关键地位。传统封装采用焊料合金互连，但其析出的金属间化合物导致互连层服役温度较低且脆性较高。作为最适合于第三代半导体模块封装的界面连接技术之一，以微纳米银、微纳米铜为代表的新型微纳米金属烧结互连技术具有组分单一、低工艺温度、高服役温度的优点，而且芯片连接件的可靠性也可以得到大幅提升，特别是微纳米金属烧结件的烧结层往往具有低电阻率、高导热性能，这也使其更加适合未来的高温度、高功率密度应用。电阻率是表示材料导电能力的关键物理量。作为材料的本征参数，电阻率与材料大小和形状无直接关系，如银电阻率为1.65×10-6Ω?cm，铜电阻率为1.75×10-6Ω?cm。对于微纳米金属烧结技术制备的烧结体的电阻率，一般情况下是对应金属体材料电阻率的数倍；采用不同材料、不同工艺下的微纳米金属烧结体，往往会形成微观下不同尺寸、不同数量、不同致密度的孔隙结构，从而影响其电阻率性能。目前，新型的微纳米金属烧结技术尚属技术推广阶段，业内尚未对该技术制备的烧结体制定专门的电阻率测试方法标准。测试仪器品牌的不同，同时，样品规格、测试条件、测试步骤等的限定各有不同，这使得行业内无法高效可靠的对不同烧结膏体的电性能进行统一的比较。因此，有必要根据实际需求，尽快制定相应关键性能参数的术语标准和测试标准。本文件采用了与T/CASA020《微纳米金属烧结体热导率试验方法：闪光法》统一尺寸的样品，并以凯尔文电桥原理的四探针法测定，避免测量中引线电阻、接触电阻的干扰，以保证微纳金属烧结体的小电阻率测量值情况下的准确性、可对比性。