基于环形振荡器的TSV故障非接触测试方法

为避免传统的探针检测对硅通孔(TSV)造成损伤的风险,提出了一种非损伤的TSV测试方法.用TSV作为负载,通过环形振荡器测量振荡周期.TSV缺陷造成电阻电容参数的变化,导致振荡周期的变化.通过测量这些变化可以检测TSV故障,同时对TSV故障的不同位置引起的周期变化进行了研究与分析,利用最小二乘法拟合出通过周期来判断故障位置的曲线,同时提出预测模型推断故障电阻范围.测试结构是基于45 nm PTM COMS工艺的HSPICE进行设计与模拟,模拟结果表明,与同类方法相比,此方法在测试分辨故障的基础上对TSV不同位置的故障进行分析和判断,并能推断故障电阻范围.     

类同轴TSV的高频电学模型与分析

类同轴硅通孔(TSV)是射频三维(3D)集成电路(IC)中常用的垂直互连传输结构。针对该结构提出了一套通用的电阻-电感-电容-电导(RLCG)寄生参数计算公式,以及对应的高频等效电路模型。寄生参数是结构尺寸和材料特性的函数,可以方便地用于预测电学性能。使用三维全波仿真软件对所提出的模型进行了高达100 GHz的仿真验证,并分析了模型的散射参数与结构尺寸之间的关系。最后提出了特征阻抗的计算和优化方法,该方法可以为类同轴TSV的参数的确定提供参考。     

基于TSV的三维集成螺旋电感等效电路模型

基于硅通孔(TSV)技术,可以实现微米级三维无源电感的片上集成,可应用于微波/射频电路及系统的微型化、一体化三维集成。考虑到三维集成电路及系统中复杂、高密度的电磁环境,在TSV电感的设计和使用中,必须对其电路性能及各项参数指标进行精确评估及建模。采用解析方法对电感进行等效电路构建和寄生参数建模,并通过流片测试对模型进行了验证。结果表明,模型的S参数结果与三维仿真结果吻合良好,证实了等效电路构建的精确性。采用所建立的等效电路模型可以提高TSV电感的设计精度和仿真效率,解决微波电路设计及三维电磁场仿真过程中硬件配置要求高、仿真速度慢等问题。     

基于通孔双面分步填充的TSV制备方法

以硅通孔(TSV)为核心的2.5D/3D集成技术是未来高密度封装的主导技术,但是现有的TSV制备技术需依赖高难度的技术和昂贵的设备。提出了一种通孔双面分步填充工艺,先将通孔的一端电镀封口,然后再从另外一端进行电镀填充。此方法避免了难度很高的大深宽比孔中的种子层制备和自底向上的电镀工艺,降低了加工难度。通过工艺改进解决了狭缝缺陷和凸起/空洞缺陷问题,得到了无孔隙的填充孔径为30μm、孔深为300μm、深宽比为10∶1的TSV阵列。通过电学实验测量了所得TSV的电阻。实验结果证明了其填充效果和导电能力,为实现超小型化封装提供了新的技术思路。     

基于COMSOL Multiphysics的硅通孔信号传输性能分析

通过分析信号-地TSV物理结构,提出可扩展等效电路模型,并用数学表达式表示出电容电感等电学参数。然后用多物理场耦合三维仿真软件COMSOL Multiphysics仿真信号-地TSV三维模型,并将COMSOL Multiphysics软件仿真分析得到的插入损耗结果和数学模型得到的结果作比较,验证建立的等效电路模型的准确性。最后,分析信号-地TSV半径、高度与间距对其插入损耗的影响。结果表明,信号-地TSV互连结构的传输性能随着半径的增大变得越好,随着其间距和高度的增加而变得越差。     

TSV的工艺缺陷诊断与分析

随着3D集成封装的发展,硅通孔(TSV)成为实现3D堆叠中最有前景的技术之一.通过通孔和微凸点实现上下堆叠IC之间的垂直电连接,先进的TSV技术能够满足3D SIP异构集成、高速宽带、小尺寸及高性能等要求.然而,作为新型互连技术,TSV技术面临许多工艺上的困难和挑战,其可靠性没有得到充分的研究和保证.识别缺陷、分析失效机理对TSV三维集成器件的设计、生产和使用等各环节的优化和改进具有重要作用.对不同形状、不同深宽比的TSV通孔边界层进行了微观物理分析,对通孔形状、边界层均匀性等方面进行了评价,分析了各种工艺缺陷形成的物理机制以及可能带来的失效影响.最后根据其产生的原因提出了相应的改进措施.     

TSV结构SiP模块的等效建模仿真与热阻测试

基于硅通孔(TSV)结构的系统级封装(SiP)模块内部存在多个微焊点层,数量众多的微焊点与模块尺寸差异较大,使得建模时网格划分困难和仿真计算效率低。研究了TSV结构微焊点层的均匀化等效建模方法,以TSV结构内的芯片微焊点层作为研究对象,通过仿真和理论计算其等效导热系数、等效密度和等效比热容等热特性参数,建立SiP模块的详细模型和等效模型进行仿真分析,并基于瞬态双界面测量方法测出SiP模块的结壳热阻值,再对比分析详细模型和等效模型的仿真热阻值和测量偏离值。结果表明:围绕微焊点层结构的均匀化等效建模方法具有较高的仿真准确度,且计算效率显著提高,适用于复杂封装结构模块的热仿真分析。     

TSV铜抛光液的研究进展

对硅通孔技术(TSV)在3D堆叠封装领域的优势进行了简单阐述,同时指出化学机械抛光(CMP)技术作为具有高质量和高精度的全局平坦化工艺,是TSV制备过程中最重要的步骤之一。影响化学机械抛光质量以及效率的因素有很多,其中比较关键的是化学机械抛光液的组成成分及其性能。重点从抛光速率、抛光质量(抑制碟形坑、表面粗糙度等)和绿色环保几个方面对抛光液性能的影响进行了讨论,概述了近年来国内外铜抛光液的研究进展。最后,通过对比总结目前铜抛光液的研究成果,对TSV铜抛光液今后的研究重点和发展趋势进行了分析和预测,其应朝着抛光速率和抛光质量的优化、低成本及环境友好的方向发展。     

PECVD在TSV领域的应用

PECVD设备及工艺技术已在半导体前道互连工艺及TSV领域展现了其广阔的应用前景,介绍了拓荆PECVD在TSV领域的应用,展现其良好的工艺表现。     

应用于MEMS封装的TSV工艺研究

开展了应用于微机电系统(MEMS)封装的硅通孔(TSV)工艺研究,分析了典型TSV的工艺,使用Bosch工艺干法刻蚀形成通孔,气体SF6和气体C4F8的流量分别为450和190 cm3/min,一个刻蚀周期内的刻蚀和保护时长分别为8和3 s;热氧化形成绝缘层;溅射50 nm Ti黏附阻挡层和1μm Cu种子层;使用硫酸铜和甲基磺酸铜体系电镀液电镀填充通孔,比较了双面电镀和自下而上电镀工艺;最终获得了硅片厚度370μm、通孔直径60μm TSV加工工艺。测试结果证明:样品TSV无孔隙;其TSV电阻值小于0.01Ω;样品气密性良好。     

Fault Modeling and Multi-Tone Dither Scheme for Testing 3D TSV Defects

This paper provides a new test technique for detecting defects in Through Silicon Via (TSV) in 3-D ICs and presents a substrate-dependent equivalent electrical model for TSVs. Process-related defects that affect the functional electrical performance of the TSV are identified, and fault models are developed for each individual defect. The fault models are integrated into the equivalent electrical model of the TSV for testing. Our test technique uses an RF carrier signal modulated with a multi-tone signal with added Gaussian white noise to synthesize the test stimulus; the peak-to-average ratio is measured as output response. We find a significant difference in peak-to-average ratio between defect-free and defective TSVs. Our test technique is very sensitive to small defects in these nanostructures, thereby identifying the defects with high accuracy.     

基于复合介质层材料的硅通孔热结构耦合分析

硅通孔(TSV)技术是三维封装的关键技术,对三维IC的可靠性起决定性作用。基于ANSYS Workbench平台,通过有限元仿真对退火阶段的TSV模型进行热结构耦合分析。比较了二氧化硅(SiO₂)介质层与苯并环丁烯(BCB)介质层在不同负载下的热应力,研究了不同填充材料、介质层厚度、通孔直径、深宽比条件下的热应力分布和热应力影响,分析了碳纳米管掺杂的苯并环丁烯(BCB-CNT)介质层的热应力。结果表明,该复合介质层能有效降低热应力,提高了三维IC的可靠性。     

城市公交故障抢修的随机Petri网建模及分析

针对城市公交运行过程中紧急抢修故障车的效率问题,本文基于随机Petri网建立了城市公交运行故障的抢修模型,利用随机Petri网与马尔可夫链的同构关系,得到了抢修模型稳定的状态空间及各状态出现的概率,进而分析了抢修过程各环节的利用率及各状态的时间属性,为抢修效率的提高提供了相关依据.实例验证模型分析的有效性,通过对某些抢修环节的改善和提高,进而提高公交故障抢修的效率.     

从专利探讨TSV发展态势

本文从TSV专利的角度,研究和探讨了TSV的发展态势。预计未来几年TSV仍是一个研究热点,专利和发展还会继续增长;美、日、韩等国际著名企业和中国台湾企业在TSV技术研究方面基础好,未来几年的竞争极有可能在这些企业之间展开;中国市场是一个庞大的市场,已经受到各大公司的青睐。中国本土企业更应该在技术和专利上大力发展,奋起猛追,争取在TSV市场能占有一席之地。     

基于电子束探测技术的VLSI路径延时故障测试方法

介绍了将电子束探测（ＥＢ－Ｐ）技术应用于路径延时故障的测试。首先用ＥＢ－Ｐ的工作原理和实验结果说明了用ＥＢ－Ｐ测量路径延时的可行性;随后讨论了一种将ＥＢ－Ｐ用作测试点的测试点插入技术。     

一种基于仲裁器的键合前硅通孔测试方法

硅通孔(TSV)故障严重降低了三维集成电路的良率和可靠性。为了在制造流程中尽早精确地排除TSV故障,提出了一种基于仲裁器的键合前TSV测试方法。由于高电平信号通过故障TSV的延迟时间小于无故障TSV,比较被测TSV与无故障TSV的延迟时间,即可判断被测TSV是否存在故障,比较结果由仲裁器给出。依次将被测TSV的延迟时间与不同的延迟时间相比,可对其延迟进行区间定位,实现TSV故障分级。实验结果表明,该方案能够检测出开路电阻大于281 Ω的电阻开路故障、泄漏电阻小于223 MΩ的泄漏故障,有效解决了两种TSV故障共存的检测问题。与现有同类方法相比,该方法提高了测试精度,增加了可检测故障范围,并且可以进行故障分级。     

多种结构硅通孔热应力仿真分析

硅通孔(TSV)技术是实现三维封装的一种关键技术。通过有限元分析方法,研究了三种结构硅通孔的热应力,提出聚对二甲苯填充结构在热应力方面的优越性。为了进一步研究聚对二甲苯填充结构的TSV热应力,选用不同聚对二甲苯直径、高度、硅通孔的尺寸和深宽比进行仿真,得出一系列优化结论:随着聚对二甲苯直径的增大,等效应力先增大后减小;增大聚对二甲苯的高度、减小硅通孔的直径和深宽比,有利于优化热应力;深宽比大于4时,三种结构的热应力均趋于平稳。     

基于模糊故障树的液晶电视故障分析

针对液晶电视故障机理、故障原因的不确定性及模糊性,将模糊集理论引入其故障树分析中.建立了液晶电视模糊故障树,应用模糊运算法则对其进行定性分析及定量分析,计算出顶事件的模糊概率以及底事件的重要度.研究结果表明,该方法可以较好地解决液晶电视故障树分析中底事件故障判据的不确定性问题,为液晶电视的设计及故障诊断提供参考,对建立特定的液晶电视故障智能诊断系统非常有效.