TSV三维封装内部典型缺陷的特征识别方法研究

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集成电路TSV三维封装可靠性试验方法-编制说明

国家标准《集成电路硅通孔（TSV）三维封装可靠性试验方法》(征求意见稿)编制说明1工作简况1.1任务来源本项目是2018年国家标准委下达的军民通用化工程标准项目中的一项，本国家标准的制定任务已列入2018年国家标准制修订项目，项目名称为《集成电路硅通孔（TSV）三维封装可靠性试验方法》，项目编号为：20182284-T-339。

本标准由中国电子技术标准化研究院负责组织制定，标准归口单位为全国半导体器件标准化技术委员会集成电路分技术委员会（TC78/SC2）。

1.2起草单位简介中国电子技术标准化研究院是工业和信息化部直属事业单位，专业从事工业和电子信息技术领域标准化科研工作。

中国电子技术标准化研究院紧紧围绕部中心工作，立足标准化工作核心，研究工业和电子信息技术领域标准化发展战略，提出相关规划和政策建议；组织建立和完善电子信息、软件服务等领域技术标准体系，开展共性、基础性标准的研究制定和应用推广；承担电子产品的试验检测、质量控制和技术评价、质量监督检查和质量争议鉴定等工作；负责电子工业最高计量标准的建立、维护和量值传递工作；开展管理体系认证、产品认证、评估服务等相关活动；建立和维护标准信息资源，开展标准信息服务、技术咨询评估和培训活动。

1.3主要工作过程接到编制任务，项目牵头单位中国电子技术标准化研究院成立了标准编制组，中科院微电子研究所、华进半导体封装先导技术研发中心有限公司、中国电子科技集团公司第十三研究所等相关单位参与标准编制工作。

编制组落实了各单位职责，并制定编制计划。

编制组查找了国际、国内三维集成电路封装相关标准，认真研究了现行集成电路标准体系和相关标准技术内容，在此基础上形成了标准草案。

2标准编制原则和确定主要内容的论据及解决的主要问题2.1本标准制定原则本标准遵循“科学性、实用性、统一性、规范性”的原则进行编制，依据GB/T 1.1-2009规则起草，确立了本标准的范围、规范性引用文件、术语和定义。

三维系统级封装技术中的TSV侧壁绝缘工艺研究的开题报告

三维系统级封装技术中的TSV侧壁绝缘工艺研究的开题报告一、研究背景随着电子技术的发展，芯片的封装技术也在不断进步。

现在的芯片封装要求更小、更高密度、更高速率和更低功耗。

为了满足这些需求，三维系统级封装技术逐渐成为趋势。

在三维系统级封装技术中，TSV （Through Silicon Via）是一种重要的技术手段，可以实现芯片内部层与层之间的电路连接。

然而，TSV侧壁对电性能和可靠性有很大影响，因此TSV侧壁绝缘技术越来越受到关注。

本文旨在研究TSV侧壁绝缘工艺，提高三维系统级封装的可靠性和性能。

二、研究现状TSV侧壁绝缘技术包括化学气相沉积、物理气相沉积、离子束辅助沉积等方法。

化学气相沉积是一种常用的方法，其优点是沉积速率均一、成本低，但在低温下难以形成均一的厚度和沉积质量。

物理气相沉积具有很高的沉积速率和低温度成分的均一性，但由于只有中性分子的反应，不易得到足够的物理性质。

离子束辅助沉积是一种具有高沉积速率、高沉积质量的方法，但该方法成本高、复杂度高，需要单独设备。

三、研究内容本文研究的是TSV侧壁绝缘技术，包括工艺流程、材料选择等方面。

主要包括以下内容：1. TSV侧壁绝缘工艺流程的探讨：包括选择合适的前准备工艺，如表面净化、打磨抛光，以及钝化处理等；选择适合的材料进行沉积，如二氧化硅、氮化硅等，以及优化沉积温度和沉积时间等参数。

2. TSV侧壁绝缘材料的选择和研究：包括二氧化硅、氮化硅等材料的性质研究，比较不同材料的优缺点，选择合适的绝缘材料进行研究。

3. 测试TSV侧壁绝缘层的性质：包括测试TSV侧壁绝缘层的厚度、密度、粗糙度、耐压性、导电性等性质，并与国内外同类研究进行比较。

四、研究意义TSV侧壁绝缘技术是三维系统级封装技术中很重要的组成部分，其性能与可靠性直接影响到整个芯片的性能和可靠性。

研究TSV侧壁绝缘技术，可以提高三维系统级封装的可靠性和性能，推动三维系统级封装技术的发展。

此外，本文的研究结果还将为电子制造业提供有力的技术支持。

集成电路TSV三维封装可靠性试验方法编制说明

本标准由中国电子技术标准化研究院负责组织制定，标准归口单位为全国半导体器件标准化技术委员会集成电路分技术委员会（TC78/SC2）。

1.2起草单位简介中国电子技术标准化研究院是工业和信息化部直属事业单位，专业从事工业和电子信息技术领域标准化科研工作。

编制组落实了各单位职责，并制定编制计划。

编制组查找了国际、国内三维集成电路封装相关标准，认真研究了现行集成电路标准体系和相关标准技术内容，在此基础上形成了标准草案。

三维集成封装中的TSV互连工艺研究进展

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏｍｅｅｔｔｈｅｇｒｏｗｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆＭｏｏｒｅ’ＳＬａｗ，ｃｈｉｐｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｃｏｍｅ ‘‘ＭｏｒｅｔｈａｎＭｏｏｒｅ’’ｅｒａｏｆ３Ｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，３Ｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓ
收稿日期：２０１２—０６２８
一１．
第１２卷第９期
电子与封装
电气互连性能，提升芯片运行速度，降低芯片的功耗、设计难度和成本。
ＴＳＶ是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互连的最新技术。与以往ＩＣ封装键合和使用凸点的叠加技术不同，ＴＳＶ能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大，外形尺寸最小，大大改善芯片速度和低功耗的性能。它也被称为继键合、ＴＡＢ和倒装焊之后的第四代封装技术。目前成为电子封装技术中最引人注目的一种技术。
第１２卷，第９期ＶＯＩ１２．ＮＯ来自９电子与封装
ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣＳ＆ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ
总第１１３期２０ｌ２年９月
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三维集成封装中的ＴＳＶ互连工艺研究进展
吴向东
（中国电子科技集团公司第４３研究所，合肥２３００８８）
ｎｅｅｄｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅ．Ａｓｆｏｒｔｈｅｄｅｍａｎｄ—ｄｒｉｖｅｎ，ｔｈｅｔｈｒｏｕｇｈ—ｓｉｌｉｃｏｎｖｉａｓ（ＴＳＶ）ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

三维集成电路封装的TSV技术

三维集成电路封装的TSV技术1.引言三维集成电路（3D IC）和基于硅介质的2.5D集成电路具有低功耗、性能高、高功能集成度[1–4]等优点，被认为是克服摩尔定律局限性的重要电路。

为实现3D 和2.5D芯片集成，需要几个关键技术，如硅通孔（TSV）、晶片减薄处理以及晶圆/芯片粘接等。

TSV技术具有缩短互连路径和缩小封装尺寸的优点，因此被认为是3D集成的核心。

在3D和2.5D芯片集成过程中，TSV工艺可分为三种类型。

当TSV工艺在CMOS工艺进行之前完成时，工艺进程定义为“通孔优先（via first）”；当TSV工艺在CMOS工艺进行中完成时，CMOS中间工艺和后道工艺只能在TSV工艺完成后制作；当TSV在完成CMOS过程后进行时，工艺进程定义为“通孔收尾（via last）”，在已进行CMOS工艺后的衬底正面或背面进行TSV工艺。

选择TSV作为最终方案是在半导体行业最终应用要求。

TSV技术已被开发用于许多应用领域，如MEMS、移动电话、CMOS图像传感器（CIS）、生物应用程序设备和存储器等。

人们对TSV工艺进行了大量研究。

目前，由于制造成本相对较高，TSV在三维集成电路和先进封装应用中尚未普遍实现[5,6]。

本文将介绍当TSV制作直径较小、纵横比较高时，TSV的相关重要制造过程及相关失效模式。

此外，TSV制备有许多重要过程，包括深层反应离子蚀刻（DRIE）、介电层衬底、阻挡层和种晶层、填充、化学机械抛光（CMP）和Cu暴露过程，上述关键技术将在下面详细介绍。

2.TSV刻蚀技术TSV蚀刻是3D集成技术中的关键制造工艺，而广泛使用的Bosch工艺是深硅蚀刻的首选。

Bosch蚀刻工艺的高蚀刻速率为5~10 μm/min，对光刻胶的刻蚀选择性为50-100，甚至对于氧化层掩膜高达200。

该过程通过以下步骤执行：(1)利用六氟化硫作为等离子体刻蚀剂进行硅刻蚀；(2)与C4F8等离子体气体结合，生成质量良好的钝化膜，以防止下一刻蚀步骤中的横向效应；(3)利用六氟化硫作为等离子体刻蚀剂，对掩蔽层和Si进行进一步的离子轰击定向刻蚀，以形成一个较深的刻蚀深度。

TSV转接板封装结构多尺度问题的数值模拟方法研究开题报告

TSV转接板封装结构多尺度问题的数值模拟方法研究开题报告题目： TSV转接板封装结构多尺度问题的数值模拟方法研究一、选题背景和意义三维堆叠集成电路（3D-IC）技术已经成为继摩尔定律之后的另一种集成电路制造方式，其中TSV技术是3D-IC的重要组成部分。

TSV是Through-Silicon Via（穿透硅孔）的缩写，是一种垂直连接技术，可以在芯片中创建具有高密度、高速率和低功率消耗的电气连接，已经被广泛应用于高性能计算领域和芯片封装领域。

然而，TSV技术的测试、封装和制造产生了大量的多尺度问题，这些问题包括如何精确模拟TSV与其周围材料的相互作用，如何处理弱连接和热点等问题，如何充分考虑不同尺度问题之间的相互影响等。

因此，开发一种新的数值模拟方法，包括多尺度耦合和集成等技术，来解决TSV转接板封装结构中出现的多尺度问题，具有重要的研究意义和实际应用价值。

二、研究内容和方法1. TSF转接板封装结构多尺度问题的分析和建模：通过对TSF转接板封装结构的分析和建模，探索其内部结构和性质。

2. 多尺度数值模拟方法的研究：研究适用于TSF转接板封装结构多尺度问题的数值模拟方法，例如多尺度有限元方法、多尺度分子动力学方法等。

3. 数值模拟实验和验证：通过数值模拟实验和验证，检验研究方法的有效性和精确度。

三、预期结果和意义1.开发一种适用于TSF转接板封装结构多尺度问题的数值模拟方法，该方法具有高效性、准确性和广泛适用性。

2. 提供各种尺度TSF转接板封装结构定量分析的可行性的研究方法，为对TSF转接板封装结构多尺度问题进行深入研究提供了新的技术支持。

3. 该研究对TSF转接板封装结构的设计和制造有指导作用，为3D-IC技术的发展提供技术支持。

封装中的微观缺陷检测技术研究

封装中的微观缺陷检测技术研究封装，这个词听起来好像有点高大上，但其实在我们的日常生活中无处不在。

就拿手机来说吧，里面那些小小的芯片可都是经过封装的。

可别小看这封装，要是里面有了微观缺陷，那麻烦可就大啦！我记得有一次，我正在家里捣鼓我的旧电脑，想给它升升级。

拆开主机一看，里面的各种芯片和电路板让人眼花缭乱。

我突然就想到了封装中的微观缺陷这个事儿。

咱们先来说说封装到底是啥。

简单来讲，封装就像是给芯片穿上了一件“防护服”，保护着芯片不受外界的干扰和伤害。

但是呢，如果这件“防护服”有了破洞或者瑕疵，那可就糟糕了。

在封装过程中，微观缺陷可能会以各种各样的形式出现。

比如说，可能会有微小的裂缝，就像我们皮肤上的小口子，虽然很小，但影响可不小。

还有可能会有一些杂质混入其中，就像是一碗粥里掉进了一粒沙子，看似不起眼，却能坏了一锅粥。

检测这些微观缺陷可不是一件容易的事儿。

想象一下，我们要在一个非常非常小的世界里去寻找那些几乎看不见的问题，这得多难啊！检测技术就像是我们手里的放大镜和显微镜，帮助我们看清那些隐藏的缺陷。

有一种常见的检测技术叫光学检测。

这就好像是用超级厉害的眼睛去看，通过特殊的光线照射，让那些缺陷现形。

比如说，通过不同角度的光照，缺陷可能会产生特殊的阴影或者反射，这样就能被我们发现啦。

还有一种是电子检测。

这就像是派了一群小小的电子侦探进去探索。

通过测量电流、电压等参数的变化，来判断是不是有缺陷在捣乱。

另外，声学检测也是个不错的办法。

就好像我们敲西瓜听声音来判断好坏一样，通过声波在封装材料中的传播和反射，来发现里面的问题。

但是，这些检测技术也不是完美无缺的。

有时候，它们可能会出现误判，把好的当成坏的，或者把坏的给漏掉了。

这就像是我们有时候会看走眼一样。

而且，随着封装技术的不断发展，缺陷也变得越来越狡猾，越来越难以被发现。

比如说，现在的封装越来越小，密度越来越高，这就给检测带来了更大的挑战。

不过，科学家和工程师们可不会轻易认输。

TSV封装内部缺陷的温度分布影响研究

TSV封装内部缺陷的温度分布影响研究聂磊;姜传恺;贾雯;钟毓宁【摘要】为了掌握TSV内部缺陷的外在表现形式,针对填充缺失、含有缝隙和底部空洞三种常见的TSV内部缺陷,分别建立了有限元模型,进行了热电耦合条件下的热有限元分析.得到了含缺陷和无缺陷TSV的温度分布云图,并分析了TSV层上指定路径温度分布变化的规律.结果表明:从整体上来看,所有含缺陷的TSV均显示出了与正常结构明显不同的温度分布.相比而言,在三种缺陷中,含有填充缺失的TSV 显示出最明显的温度分布及路径变化差异;其次为底部有空洞的TSV;而具有缝隙的TSV差异最小.由此可见,TSV内部缺陷导致的外部温度差异特征,可为TSV内部缺陷的识别和检测提供有效的信息.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2018(037)008【总页数】6页(P87-92)【关键词】TSV;内部缺陷;有限元分析;热电耦合条件;温度分布;识别和检测【作者】聂磊;姜传恺;贾雯;钟毓宁【作者单位】湖北工业大学机械工程学院, 湖北武汉 430068;湖北工业大学机械工程学院, 湖北武汉 430068;湖北工业大学机械工程学院, 湖北武汉 430068;湖北工业大学机械工程学院, 湖北武汉 430068【正文语种】中文【中图分类】TN305.94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。

基于红外图像分析的TSV内部缺陷识别方法研究

基于红外图像分析的TSV内部缺陷识别方法研究
聂磊;武丽丽;黄一凡;刘梦然;刘江林
【期刊名称】《仪表技术与传感器》
【年(卷),期】2023()1
【摘要】TSV三维封装内部缺陷难以用传统方法检测。

然而其内部缺陷的存在会导致热阻发生变化,对系统温度分布产生影响,因此可以通过对红外图像的分析达到对缺陷进行识别及定位的目的。

文中研究了缺陷对温度场的影响,分别通过理论分析、有限元仿真及实验方法对TSV三维封装系统进行了热-电耦合分析,得到了缺陷铜柱类型及位置不同时的温度分布数据集,搭建了卷积神经网络(CNN)模型对2组数据集单独进行分类预测。

实验结果表明:利用仿真数据集与试验数据集分别对CNN模型进行特征训练,得到的缺陷识别与定位准确率为98.65%,98.36%。

由上可知,缺陷类型及位置的不同会对温度场产生不同影响,利用CNN模型对TSV红外热图像进行特征训练可以有效识别与定位内部缺陷。

【总页数】6页(P38-43)
【作者】聂磊;武丽丽;黄一凡;刘梦然;刘江林
【作者单位】湖北工业大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN305.94
【相关文献】
1.TSV封装内部缺陷的温度分布影响研究
2.基于Faster RCNN变电设备红外图像缺陷识别方法
3.基于Faster RCNN的配网设备红外图像缺陷识别方法
4.基于红外图像增强算法的混凝土内部缺陷检测研究
5.热电池内部缺陷图像识别方法研究
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TSV互连结构缺陷故障测试

TSV互连结构缺陷故障测试尚玉玲;孙丽媛【摘要】In order to effectively test the failure of the through silicon via,TSV equivalent circuit based on silicon substrate and defective fault circuit are established,and the multi-tone dither scheme is proposed.The multi-tone signal with Gaussian white noise is added as the test excitation and the equivalent circuit of TSV fault is tested and simulated.The peak-to-aver-age ratio of test results to determine the size of the fault.The method improves the sensitivity of the small fault test in nano-structures,the high accuracy in fault recognition,the minimum size of the fault can be reached micron level.%为了对硅通孔(TSV)的故障进行有效测试,提出一种多音抖动测试方法.基于硅基板的TSV等效电路以及缺陷故障电路,将添加了高斯白噪声的多音信号作为测试激励,对TSV缺陷故障等效电路进行测试仿真,峰均比作为测试结果,判断故障情况.测试结果表明,该方法提高了对纳米结构微小故障测试的灵敏度,最小故障尺寸可达微米级.【期刊名称】《桂林电子科技大学学报》【年(卷),期】2017(037)005【总页数】5页(P382-386)【关键词】硅通孔;缺陷故障;多音抖动测试;故障检测【作者】尚玉玲;孙丽媛【作者单位】桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林 541004;桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】TN4为了解决传统二维集成电路在集成规模、速度和功耗方面遇到的瓶颈，基于硅通孔的三维集成方案应运而生。

三维叠层DRAM封装中硅通孔开路缺陷的模拟

三维叠层DRAM封装中硅通孔开路缺陷的模拟Li Jiang;Yuxi Liu;Lian Duan;Yuan Xie;Qiang Xu【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2011(40)1【摘要】采用硅通孔(TSV)技术的三维堆叠封装,是一种很有前途的解决方案,可提供微处理器低延迟,高带宽的DRAM通道.然而,在3D DRAM电路中,大量的TSV 互连结构,很容易产生开路缺陷和耦合噪声,从而导致了新的测试挑战.通过大量的模拟研究.本文模拟了在三维DRAM电路的字线与位线中出现的TSV开路缺陷的故障行为,它作为有效测试和诊断这种缺陷方法的第一步.【总页数】13页(P29-41)【作者】Li Jiang;Yuxi Liu;Lian Duan;Yuan Xie;Qiang Xu【作者单位】CUhk REliable computing laboratory(CURE)Department of Computer Science & Engineering,The Chinese University of Hong Kong,Shatin,N.T.,Hong Kong;Shenzhen Institutes of Advanced Technology,Chinese Academy of Science;CUhk REliable computing laboratory(CURE)Department of Computer Science & Engineering,The Chinese University of Hong Kong,Shatin,N.T.,Hong Kong;Department of Computer Science & EngineeringPennsylvania State University,USA;Department of Computer Science & EngineeringPennsylvania State University, USA;CUhk REliable computing laboratory(CURE)Department of Computer Science & Engineering,The Chinese University of HongKong,Shatin,N.T.,Hong Kong;Shenzhen Institutes of Advanced Technology,Chinese Academy of Science【正文语种】中文【中图分类】TH132【相关文献】1.应用于三维封装中的硅通孔技术 [J], 邓小军;曹正州2.硅通孔三维封装技术研究进展 [J], 杨邦朝;胡永达3.面向三维集成封装的硅通孔电特性分析 [J], 贺翔;曹群生4.三维集成电路中硅通孔缺陷建模及自测试/修复方法研究 [J], 余乐;杨海钢;谢元禄;张甲;张春红;韦援丰5.三维封装硅通孔铜互连电镀工艺研究进展 [J], 周苗淼;张雨;沈喜训;徐群杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。