Vias através do silício (TSV)

Vias através do silício (TSV) é uma avançada tecnologia de interconexão 3D e um componente crucial que possibilita a fabricação de integrados tridimensionalmente. TSVs interligam verticalmente pilhas de matrizes, resultando em melhor desempenho elétrico (como alta condutividade e baixo atraso RC), menor consumo de energia e fator de forma para circuitos integrados 3D.
Da mesma forma, TSVs permitem a integração de matrizes heterogêneas que utilizam diferentes nós de processo e diferentes tecnologias de fabricação. TSVs aumentam significativamente a largura de banda entre o chip e a lógica de memória (especialmente com interfaces de memória ampla) que não podem ser alcançados com fios de conexão convencionais. No entanto, existem preocupações sobre a confiabilidade de TSVs na medida em que tenha sido provado que ciclos térmicos/recozimentos possam induzir as falhas mecânicas no TSVs. As diferenças nos coeficientes de expansão térmica entre cobre e wafer de Si conduz a um considerável tensionamento térmico que causa um impacto sobre o desempenho do dispositivo. A extrusão de cobre induzida por estresse térmico pode provocar falhas tanto nos TSVs quanto nas estruturas de interligação adjacentes.
  • TESCAN pode fornecer às indústrias de semicondutores e de empacotamento uma variada gama de sistemas e de detectores para a implementação de técnicas analíticas para estudar os níveis de estresse e extrusão de cobre nas TSVs.
  • A nossa gama de MEVs de alto desempenho (MIRA3, MAIA3) permite imagens de alta resolução das vias de extrusão e para a inspeção física das seções transversais das TSVs.
  • TSVs variam de 50 a 100 µm de comprimento e de 15 a 30 µm de diâmetro, portanto, o corte destas estruturas pode ser um desafio com fontes de íons de Ga convencionais.
  • Sistemas de MEV-FIB de plasma Xe (FERA3 e XEIA3) oferecem a potência essencial e a velocidade para executar a análise de alto rendimento em TSVs.
  • Tais sistemas de feixe duplo permitem identificar os locais de falha e uma posterior inspeção local e caracterização desses locais de falha com um único instrumento.
  • Grandes seções transversais tornam possível localizar e examinar vazios, delaminação, trincas e outros defeitos presentes em TSVs.
  • Análises de mapeamento de EDS e EBSD podem ser aplicadas para estudar a microestrutura do cobre e a distribuições de diferentes tamanhos de grão em TSVs.
Vias através do silício (TSV)
Grande área de seção transversal de um CI 3D mostrando 5 cobres TSVs e esferas de cobre em contato no silício. O corte transversal foi preparado em menos de uma hora, utilizando FIB Xe plasma