BCB介质层同轴TSV的热力学仿真分析

穿透硅通孔(through silicon via,TSV)的热机械可靠性问题已经成为制约TSV市场化应用的重要因素.本文对BCB介质层同轴TSV的热力学特性进行了研究分析,同时对其几何参数(SiO2绝缘层厚度、屏蔽环厚度、TSV间距、中心信号线半径)进行了变参分析,为降低热应力提供指导意见.结果表明,在阻抗匹配的前提下,通过增加SiO2绝缘层厚度、减小屏蔽环厚度能够有效降低同轴TSV的诱导热应力;相比之下中心信号线半径和TSV间距的变化对其影响可忽略不计.

同轴硅通孔热应力诱导界面分层失效研究

界面分层失效已成为同轴硅通孔(TSV)应用中重要的热可靠性问题之一。构建有限元分析模型对其热可靠性进行仿真,发现在TSV结构中铜屏蔽环/SiO_(2)界面顶端附近出现明显的热应力集中,可能更易在该界面发生分层失效。为研究结构参数对铜/SiO_(2)界面分层失效的影响,通过对中心铜导体半径、苯并环丁烯(BCB)厚度、铜屏蔽环厚度、SiO_(2)厚度、硅衬底厚度、TSV高度进行变参分析,计算了该界面分层裂纹尖端能量释放率。结果表明:铜屏蔽环厚度对界面能量释放率影响最大,中心铜导体半径次之,SiO_(2)厚度、硅衬底厚度和TSV高度的影响较小,因此减小铜屏蔽环厚度能够有效提高铜屏蔽环/SiO_(2)界面可靠性。