三维封装TSV结构热失效性分析

• 作者: 宋培帅 何昱蓉 魏江涛 杨亮亮 韩国威 王晓东 杨富华
• 来源期刊: 电子与封装
• 关键词: 硅通孔 有限元仿真 热循环试验 热失配
• 年，卷（期）: 2021,（9）
• 所属期刊栏目: 封装、组装与测试|Packaging & Assembly & Testing
• 页码范围: 9-14
• 页数: 6页
• 分类号: TN305.94
• 语种: 中文
• DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2021.0902

摘要

随着集成电路向低功耗、小体积、高集成度方向发展,二维平面集成逐渐面临挑战.硅通孔(Through Silicon Via,TSV)能够实现芯片上下垂直互连,减小引线布线长度,是三维集成技术中的关键步骤.通过有限元仿真软件(Comsol Multiphysic)对TSV-Cu模型进行了热力学仿真,对比了不同电流密度下TSV-Cu的应力-应变与热膨出结果.通过热循环试验观察TSV-Cu界面形貌的变化,发现由于热失配的原因,氧化硅绝缘层与中心铜柱界面处存在不可逆的缝隙.根据有限元仿真与热循环试验,可以得到不同的工作电流会导致不同的温度分布规律,进而导致不同的应力分布与结构形变,能够为TSV结构工作环境的设定与监测提供指导.