硅通孔

硅通孔(TSVs)是一种先进的三维互连技术,也是实现 3D 集成封装的关键组件。TSVs 采用垂直互连模组,由此提高了电学性能(例如高导电性和低电阻电容延迟),具有更低的功耗,成为影响 3D 集成电路性能的重要因素。

类似的,TSVs 允许使用不同流程节点和不同制造技术的多相模块的集成。TSVs 显著增加了逻辑芯片和存储器(特别是存储器接口)之间的带宽,而传统的键线却无法实现这一点。然而,TSVs 的可靠性依然令人担忧,实践证明,热循环/退火会引起 TSVs 的机械故障。铜和硅晶片热膨胀系数的差异会导致相当大的热应力,由热应力引起的铜挤压会导致硅通孔和相邻的互连结构失效,从而影响器件的性能。

TESCAN 可以为半导体和封装行业提供多种系统和探测器,以实现对 TSVs 中应力水平和铜挤压的分析研究。我们的高性能扫描电镜系列(MIRA3, MAIA3)可以实现对 TSVs 挤压和横截面物理检测的高分辨以及超高分辨成像。 双光束系统允许对故障点进行精确定位,并通过单个仪器对这些故障点进行局部检查和表征。 TESCAN 的 Xe 等离子源双束电镜 (FERA3 和 XEIA3)为硅通孔的高通量分析提供了必要的性能和速度。
  • TSVs 的长度从 50 到 100 微米不等,直径为 15 到 30 微米,通常排列成阵列 (可能超过 500 微米),因此使用传统 Ga 离子源双束电镜对这些结构进行截面处理具有相当的挑战性。
  • 大截面有助于查找并检查 TSVs 中存在的空洞、分层、裂纹和其它缺陷。
  • EDS EBSD 的面分析可以用来研究 TSVs 中铜的微观结构和不同晶粒的分布。
  • 与 Ga 离子源双束电镜相比,Xe 等离子源双束电镜可以减少非晶态损伤,这对于 EBSD 分析是一个优势。
硅通孔
3D 集成电路的大截面图,显示了在硅中有 5 个铜的硅通孔和铜的凸点接触。截面制备使用了 Xe 等离子源双束电镜在不到一小时内完成