系统级封装SiP中硅通孔(TSV)界面损伤机理与TDDB寿命模型研究

批准号:
61804032
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
陈思
依托单位:
学科分类:
F0406.集成电路器件、制造与封装
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
周斌、尧彬、王之哲、付兴、严伟、武秋石
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中文摘要
项目针对航天应用中温度循环载荷下,系统级封装器件(System In a Package-SiP)中硅通孔(Through Silicon Via-TSV)之间电击穿(Time Dependent Dielectric Breakdown-TDDB)引起的可靠性问题,采用实验、理论分析和数值模拟方法,研究SiP中TSV界面的微观-宏观力学行为与SiP器件TDDB寿命间的关系,建立其分析模型。主要研究内容为:实验研究温度循环过程中TSV界面应力梯度分布、微观结构、TSV间漏电量的演化规律,建立温度循环次数与TSV界面微观结构演化、应力梯度、TSV间漏电量之间的关系;发展一种可以描述TSV界面微结构特点和力学行为的微观力学模型和宏观计算模型;提出TSV界面失效评价指标和方法,建立考虑TSV界面影响的SiP器件TDDB寿命预测模型。研究目标为:给出TSV界面在主要服役条件下力学行为的清晰图像。
英文摘要
SiP devices for aerospace applications are operated under severe working conditions and harsh environments. Therefore, the reliability and lifetime of such devices is of great importance. The relationship between the micro-mechanical behavior of TSV interface and the TDDB lifetime of SiP devices is investigated in this project by experimental, theoretical and numerical methods. In the project, the evolution of the microstructure of the TSV interface under thermal cycling test is monitored experimentally, and the relationship among cycle times, the microstructure of the TSV interface, the stress gradient in TSV interface and the current leakage between TSVs is investigated. Based on the experimental observations, a qualitative model including micro- and macro-mechanisms responsible for electro-thermal ageing of the TSV interface is proposed. Failure analysis of TSV interface is carried out, and a model considering the effect of TSV interface damage for TDDB lifetime prediction of SiP device is proposed. The models and methods derived finally are applied to analyze mechanical reliability of SiP devices. The objectives of this project are to provide a clear picture of the micro- and macro-mechanical behaviors of the TSV interface, to provide models and tools for TDDB reliability design of SiP devices.
项目针对航天应用中温度载荷下,系统级封装器件(System In a Package-SiP)中硅通孔(Through Silicon Via-TSV)之间电击穿(Time Dependent Dielectric Breakdown-TDDB)引起的可靠性问题,采用实验、理论分析和数值模拟方法,研究了SiP中TSV界面的微观-宏观力学行为与SiP器件TDDB寿命间的关系,建立其分析模型。.具体工作包括:实验研究了电镀态、退火后、温度循环后TSV界面应力梯度分布、微观结构、TSV间漏电量的演化规律。建立了TSV界面微观结构演化与应力梯度之间的关系;发展了一种可以描述TSV界面微结构特点和力学行为的微观力学模型和宏观计算模型;基于TSV界面失效评价指标和方法,建立了SiP器件中考虑TSV界面影响的TDDB寿命预测模型。研究目标为:根据研究结果,给出TSV界面在主要服役条件下力学行为演变的清晰图像,为TSV结构设计和工艺改进提供依据,提炼了TSV的TDDB寿命预测模型,为SiP器件中TSV的可靠性评价提供了理论依据。
期刊论文列表
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An ion beam layer removal method of determining the residual stress in the as-fabricated TSV-Cu/TiW/SiO2/Si interface on a nanoscale
一种确定纳米级 TSV-Cu/TiW/SiO2/Si 界面残余应力的离子束层去除方法
DOI:10.1016/j.microrel.2020.113826
发表时间:2020-09-01
期刊:MICROELECTRONICS RELIABILITY
影响因子:1.6
作者:Chen, S.;En, Y. F.;Huang, Y.
通讯作者:Huang, Y.
Protrusion of Through-Silicon-Via (TSV) Copper with Double Annealing Processes
采用双重退火工艺突出硅通孔 (TSV) 铜
DOI:10.1007/s11664-022-09503-z
发表时间:2022-03
期刊:Journal of Materials Science
影响因子:4.5
作者:Min Zhang;Fei Qin;Si Chen;Yanwei Dai;Pei Chen;Tong An
通讯作者:Tong An
The experimental analysis and the mechanical model for the debonding failure of TSV-Cu/Si interface
TSV-Cu/Si界面脱粘失效的实验分析及力学模型
DOI:10.1016/j.microrel.2018.08.005
发表时间:2018-12-01
期刊:MICROELECTRONICS RELIABILITY
影响因子:1.6
作者:Chen, Si;Wang, Zhizhe;An, Tong
通讯作者:An, Tong
纳米流体阻塞特性对芯片微流道散热影响机理研究
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:15.0万元
- 批准年份:2024
- 负责人:陈思
- 依托单位:
国内基金
海外基金
