根據國家國防科技工業局批準,由工業和信息化部電子第五研究所重點實驗室牽頭編制的《集成電路三維封裝TSV結構測試方法》系列7項行業標準,已于2025年3月27日通過技術審查并正式發布,自2025年5月1日起實施。
本系列標準共分為7部分,系統規范TSV三維封裝結構在設計、制造、可靠性評價全流程中的關鍵測試方法,內容覆蓋工藝控制、材料性能、失效分析三大維度,為TSV封裝技術提供標準化支撐。各分部分技術要點如下:
第1部分:總則(標準編號:GF/R 435.1-2025)
明確TSV三維封裝測試的通用技術要求,包括測試環境、設備校準規范、數據記錄與報告格式,結合國產TSV工藝現狀制定評價規則,確保標準與產業實踐緊密銜接。
第2部分:界面殘余應力(標準編號:GF/R 435.2-2025)
規定TSV結構界面殘余應力的無損檢測方法(如X射線衍射法、納米壓痕法),適用于刻蝕、電鍍、退火等工藝后TSV界面應力分布的表征,為工藝優化提供量化依據。
第3部分:界面結合強度(標準編號:GF/R 435.3-2025)
提出TSV多層異質界面(Cu/絕緣層/介電層/Si基體)結合強度的力學測試方法,通過標準化加載速率與失效判據,評估界面分層風險,支撐封裝結構長期可靠性預測。
第4部分:填充Cu變形量(標準編號:GF/R 435.4-2025)
規范TSV電鍍填充銅柱的幾何形變檢測流程,采用高精度光學形貌儀與截面拋光技術,量化電鍍工藝引起的Cu柱直徑偏差及軸向翹曲,保障TSV互連結構一致性。
第5部分:填充Cu力學本構(標準編號:GF/R 435.5-2025)
建立TSV填充銅的力學性能測試標準,涵蓋彈性模量、屈服強度、蠕變特性等關鍵參數,為封裝結構在多物理場耦合下的力學仿真提供材料數據輸入。
第6部分:填充Cu微觀組織(標準編號:GF/R 435.6-2025)
定義TSV銅柱晶粒尺寸、織構取向、缺陷密度的顯微表征方法(如EBSD、SEM),可用于關聯微觀組織與電遷移、熱疲勞等失效機制,指導工藝參數優化。
第7部分:分析方法(標準編號:GF/R 435.7-2025)
整合TSV陣列、重布線層(RDL)、微凸塊等結構的成分與形貌分析技術,明確掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、白光干涉儀等設備的標準化操作流程,實現三維封裝全要素質量監控。
標準創新性
全流程覆蓋:首次實現從單TSV結構測試到系統級封裝分析的方法集成,彌補我國在三維封裝標準化領域的空白。
技術兼容性:兼容主流TSV工藝(如先通孔、后通孔、中通孔工藝),支持2.5D/3D封裝異構集成場景的可靠性評價。