本公開內(nèi)容總體涉及半導(dǎo)體組件領(lǐng)域，并且更具體地涉及一種用于半導(dǎo)體組件的無鉛焊料的回流方法。

背景技術(shù)：
半導(dǎo)體組件可以包括一個(gè)部件上的電路裝置，該電路裝置由金屬（或者C4）層連接到另一部件上的電路裝置，該金屬（或者C4）層包括由焊料制成的金屬互連。半導(dǎo)體組件也可以包括與半導(dǎo)體晶片上的電路裝置的焊料接觸。用于這樣的互連和接觸的焊料已經(jīng)通常包括含鉛（Lb）的金屬合金，這些金屬合金具有相對(duì)低的熔化溫度并且高度地可靠。遺憾的是，鉛有毒并且對(duì)環(huán)境有害；因此使用無鉛焊料作為含鉛焊料的備選。無鉛焊料可以包括各種合金元素，諸如基于錫（Sn）的合金，這些合金例如包括銀（Ag）和/或銅（Cu）。然而無鉛焊料的固化可能難以控制，因?yàn)楣袒谶^冷狀態(tài)中出現(xiàn)。過冷在冷卻金屬而未形成晶體至結(jié)晶通常發(fā)生的溫度以下的溫度時(shí)出現(xiàn)?？梢栽谶^冷期間形成的枝晶臂處俘獲在焊接工藝期間形成的金屬間化合物，因此形成相對(duì)硬的固化焊料。硬互連可能在連接的部件中引起應(yīng)力，從而增加半導(dǎo)體芯片組件的機(jī)械故障或者破裂的風(fēng)險(xiǎn)，并且硬接觸可能在晶片測(cè)試期間將測(cè)試探測(cè)器連接到接觸時(shí)引起困難，從而可能造成多次再測(cè)試。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
在一個(gè)方面，一種用于焊料的回流方法包括：加熱焊料至焊料的液相線溫度以上的第一溫度；冷卻焊料至焊料的固化溫度以下的第二溫度；再加熱焊料至焊料的固相線溫度以上并且在焊料的液相線溫度以下的第三溫度；冷卻焊料至焊料的固化溫度以下的第四溫度。在另一方面中，通過以下步驟形成半導(dǎo)體組件：加熱半導(dǎo)體組件中的焊料至焊料的液相線溫度以上的第一溫度；冷卻焊料至焊料的固化溫度以下的第二溫度；再加熱焊料至焊料的固相線溫度以上并且在焊料的液相線溫度以下的第三溫度；冷卻焊料至焊料的固化溫度以下的第四溫度。通過本示例實(shí)施例的技術(shù)實(shí)現(xiàn)附加特征。這里具體描述其它實(shí)施例并且視為要求保護(hù)的內(nèi)容的部分。為了更好理解示例實(shí)施例的特征，參照具體實(shí)施方式和附圖。附圖說明現(xiàn)在參照附圖，在附圖中，在若干幅圖中對(duì)相似單元相似地編號(hào)：圖1圖示用于無鉛焊料的回流方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。圖2是圖示半導(dǎo)體晶片上的接觸的一個(gè)示例實(shí)施例的示意框圖。圖3是圖示連接的半導(dǎo)體組件的一個(gè)示例實(shí)施例的示意框圖。具體實(shí)施方式使用以下具體討論示例實(shí)施例提供可以用于無鉛焊料的回流方法的實(shí)施例，該無鉛焊料可以用于形成用于半導(dǎo)體組件的接觸或者互連。為了減少過冷在無鉛焊料中引起的硬度，回流工藝再加熱焊料至為了僅熔化包括焊料的部分合金相而選擇的溫度。第二次加熱使單個(gè)合金相的顆粒在焊料中形成。顆粒相對(duì)可延展；因此，第二次加熱可以減少或者消除過冷在無鉛焊料中引起的硬度。這造成在半導(dǎo)體組件中的部件之間的互連中的減少的應(yīng)力和質(zhì)量提高的接觸，這些接觸可以減少對(duì)再測(cè)試晶片的需要。焊料可以包括無鉛合金焊料并且可以基于錫。材料在稱為材料的液相線溫度的溫度完全為液體，并且在理論上在稱為材料的固相線溫度的溫度完全為固體。然而在諸如用來形成用于半導(dǎo)體組件的焊料互連或者接觸的少量材料中。固化可以在材料的固相線溫度以下的固化溫度出現(xiàn)，因?yàn)樯倭坎牧系睦鋮s可以很快出現(xiàn)。這稱為過冷狀態(tài)。每種材料具有特定液相線溫度、固相線溫度，并且在固化在固相線溫度以下出現(xiàn)的情況下具有固化溫度。對(duì)于純單質(zhì)材料，液相線溫度和固相線溫度可以是相同溫度；然而對(duì)于包括多個(gè)相的合金材料，合金中的不同相可以在不同溫度液化或者固化。因此可以有在合金的液相線溫度與固相線/固化溫度之間的間隙。受控加熱合金至在它的液相線溫度與它的固相線溫度之間的溫度可以將合金從固態(tài)帶到液態(tài)+固態(tài)的固態(tài)，其中合金相的一部分被液化而原固化相保持固體。例如對(duì)于基于錫的亞共晶無鉛焊料合金，原固化相是錫?；阱a的焊料中的其它相（例如包括Ag3Sn或者Cu6Sn5的共晶相）在比錫更低的溫度液化。液化焊料的一些相允許凈化焊料的保持固體的相。液相比固相更可移動(dòng)，從而使液相移向固相的邊緣。這造成焊料的固相聚成顆粒。具體而言，基于錫的無鉛焊料的純錫相可以形成純錫顆粒，這些顆粒粗糙化并且形成成品互連中的易延展區(qū)域。純錫顆粒減少冷卻的焊料的硬度。然后可以在接觸或者互連在固相線溫度最終固化期間的原固化相之間固化包括金屬間化合物的液化共晶相。圖1圖示用于無鉛焊料的回流方法100的一個(gè)實(shí)施例的流程圖?？梢栽谌魏芜m當(dāng)焊接工藝中應(yīng)用方法100以減少過冷在無鉛焊料中的影響。以下關(guān)于如圖2中所示在半導(dǎo)體晶片上形成接觸和如圖3中所示在第一部件上的接觸焊盤與第二部件上的接觸焊盤之間形成互連來討論圖1的方法100。為了形成如圖2中所示接觸，焊料202首先放置于晶片201上的接觸焊盤203上。為了形成諸如圖3中所示互連，第一部件301上的第一組接觸焊盤304與第二部件302上的第二組接觸焊盤305對(duì)準(zhǔn)而焊料302位于第一組接觸焊盤304與第二組接觸焊盤305之間。然后在塊101中加熱焊料202/302至熔化焊料202/302的第一溫度；第一溫度在焊料的液相線溫度以上。晶片201、第一部件301和第二部件302可以包括連接到相應(yīng)接觸焊盤203、304和305的任何適當(dāng)類型的電路裝置。例如晶片201、第一部件301和/或第二部件302可以在一些實(shí)施例中是包括任何適當(dāng)數(shù)目和類型的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體芯片。在一些實(shí)施例中，晶片201、第一部件301和/或第二部件302可以包括倒裝芯片、襯底、電路板、裸管芯或者封裝管芯。焊料202/302包括無鉛金屬合金，該無鉛金屬合金可以是基于錫的合金，并且焊料202/302還可以包括任何附加適當(dāng)金屬，該金屬包括但不限于銀和/或銅。在塊102中，冷卻焊料202/302至焊料合金的固化溫度以下的第二溫度以便實(shí)現(xiàn)焊料202/302的完全固化。焊料202/302完全固化的溫度（即固化溫度）可以在焊料的固相線溫度以下，從而造成焊料202/302中的過冷。可以控制第二溫度以限制向晶片201或者向第一部件302和第二部件302的應(yīng)力傳送。在一些實(shí)施例中，第二溫度可以約為40℃或者更高或者在焊料的固化溫度以下的少于約30℃的范圍中。在塊103中，再加熱焊料202/302至在焊料202/302的固相線溫度與液相線溫度之間的第三溫度，從而將焊料202/302置于液態(tài)+固態(tài)中。焊料202/302中的固體合金相在塊103的再加熱期間聚在一起以形成顆粒，并且將液體合金相推向顆粒邊界。對(duì)于基于錫的焊料，形成相對(duì)大的純錫顆粒，并且推動(dòng)焊料202/302中的金屬間化合物（例如Ag3Sn或者Cu6Sn5）至原固化相（即錫）以外。純錫顆粒在固化時(shí)比金屬間化合物更易延展，因此在焊料中形成相對(duì)大的錫顆粒造成焊料202/302中的減少的硬度。在塊104中，執(zhí)行焊料202/302的最終冷卻和固化從而造成如圖2中所示焊料接觸202或者如圖3中所示焊料互連302。過冷由于在塊103中在焊料中引起的顆粒結(jié)構(gòu)而在塊104的最終固化期間未出現(xiàn)。在塊104的最終冷卻之后，焊料接觸202/焊料互連302包括焊料的原固化相（即錫）的相對(duì)大的柔軟易延展顆粒，而將焊料中的中間化合物（即Ag3Sn或者Cu6Sn5）推至原固化相（即錫）外。在塊104中執(zhí)行焊料接觸202/焊料互連302的最終固化之后，可以例如使用水來清理半導(dǎo)體組件200/300。僅出于示例目的而示出焊料接觸202和焊料互連302；使用用于無鉛焊料的回流方法100來形成的半導(dǎo)體組件可以包括任何適當(dāng)數(shù)目的焊料接觸和/或互連。示例實(shí)施例的技術(shù)效果和益處包括一種減少無鉛焊料中的應(yīng)力和硬度的相對(duì)低成本的方法。這里使用的術(shù)語僅用于描述具體實(shí)施例這樣的目的而未旨在于限制本發(fā)明。如這里所用，除非上下文另有明示，單數(shù)形式“一個(gè)/一種”和“該”旨在于也包括復(fù)數(shù)形式。還將理解，術(shù)語“包括”在本說明書中使用時(shí)指定存在陳述的特征、整件、步驟、操作、單元和/或部件、但是未排除存在或者添加一個(gè)或者多個(gè)其它特征、整件、步驟、操作、單元、部件和/或其組合。所附權(quán)利要求中的所有裝置或者步驟加上功能單元的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)作和等效物旨在于包括用于與如具體要求保護(hù)的其它要求保護(hù)的單元組合執(zhí)行功能的任何結(jié)構(gòu)、材料或者動(dòng)作。本發(fā)明的描述已經(jīng)僅出于示例和描述的目的而加以呈現(xiàn)、但是未旨在于窮舉或者限制本發(fā)明為公開的形式。許多修改和變化將為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所清楚而未脫離本發(fā)明的范圍和精神實(shí)質(zhì)。選擇和描述實(shí)施例以便最好地說明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用并且使本領(lǐng)域其他普通技術(shù)人員能夠針對(duì)各種實(shí)施例理解本發(fā)明，這些實(shí)施例具有如與設(shè)想的特定使用相適合的各種修改。