基于有限元方法的TSV热应力及其失效分析OA

针对三维集成电路中硅通孔因热膨胀系数失配引发的可靠性问题,通过进行温度冲击循环试验与有限元仿真,研究宽温度域下TSV结构的热膨胀失效关联性,以期预测TSV通孔失效模式。针对关键器件的TSV结构,设计温度循环冲击试验和进行失效分析。冲击试验结果表明:TSV薄弱环节位于通孔边缘,试验观测到500次循环后转接板出现贯穿多个TSV的裂纹。结合有限元方法对实际TSV进行复合模型建模仿真,应力主要集中于界面接触处,高温铜柱膨胀导致界面剪切应力峰值达220 MPa,存在分层风险;低温硅基板承受最大径向拉应力接近160 MPa。结论指出TSV失效主要由CTE差异驱动的界面剪切应力与硅基板拉应力引发,TSV阵列边缘为裂纹萌生高风险区域,能够为TSV结构薄弱处与失效分析提供指导。