TSV封装内部缺陷的温度分布影响研究

(湖北工业大学 机械工程学院,湖北 武汉 430068)

在光电制造过程中,微电子封装是后道工序中最关键和难度最大的环节之一,决定了器件的电气和机械性能。为了应对现代IC产品封装的要求,三维封装技术应运而生。在目前的三维封装技术中,TSV(硅通孔,Through-Silicon Via)因其鲜明的工艺特点受到了广泛的关注。由于其互连通道直接穿过晶圆 (或芯片),因此不仅提高了器件集成度,而且减少了互连时延,提高了器件的运行速度[1]。但同时,由于小孔径、高密度及高深宽比正逐渐成为TSV三维封装的发展趋势,导致填充不完全、缝隙及空洞等缺陷频繁发生。这些缺陷的存在将导致产品可靠性降低等一系列问题。而这些缺陷大多集中于晶圆和芯片内部,常规方法很难直接检测。2016年,Shen等[2]介绍了一种利用X射线成像的无损检测方法。从图像中提取TSV的7个特征,然后输入自组织映射 (SOM)网络进行分类和测试。结果表明,SOM网络可以区分普通TSV和缺陷TSV。Li等[3]建立了含铜TSV的数值模型,分析了TSV热机械应力缺陷的影响。在TSV模型中分别建立了圆形、正方形和三角形的缺陷,然后研究了不同形状的缺陷对热应力分布的影响,此外,还研究了缺陷的大小和位置对热应力的影响。仿真结果表明,TSV的热应力分布与缺陷的形状和位置有关[3]。2017年,Pan[4]为了优化TSV的设计和提高填充的质量,建立了Cu填充TSV的数值模型,分析了直径、纵横比(AR)和缺陷对TSV热应力和变形的影响。仿真结果表明,TSV的等效应力和总形变随TSV直径的增大而增大。……