根据国家国防科技工业局批准,由工业和信息化部电子第五研究所重点实验室牵头编制的《集成电路三维封装TSV结构测试方法》系列7项行业标准,已于2025年3月27日通过技术审查并正式发布,自2025年5月1日起实施。
本系列标准共分为7部分,系统规范TSV三维封装结构在设计、制造、可靠性评价全流程中的关键测试方法,内容覆盖工艺控制、材料性能、失效分析三大维度,为TSV封装技术提供标准化支撑。各分部分技术要点如下:
第1部分:总则(标准编号:GF/R 435.1-2025)
明确TSV三维封装测试的通用技术要求,包括测试环境、设备校准规范、数据记录与报告格式,结合国产TSV工艺现状制定评价规则,确保标准与产业实践紧密衔接。
第2部分:界面残余应力(标准编号:GF/R 435.2-2025)
规定TSV结构界面残余应力的无损检测方法(如X射线衍射法、纳米压痕法),适用于刻蚀、电镀、退火等工艺后TSV界面应力分布的表征,为工艺优化提供量化依据。
第3部分:界面结合强度(标准编号:GF/R 435.3-2025)
提出TSV多层异质界面(Cu/绝缘层/介电层/Si基体)结合强度的力学测试方法,通过标准化加载速率与失效判据,评估界面分层风险,支撑封装结构长期可靠性预测。
第4部分:填充Cu变形量(标准编号:GF/R 435.4-2025)
规范TSV电镀填充铜柱的几何形变检测流程,采用高精度光学形貌仪与截面抛光技术,量化电镀工艺引起的Cu柱直径偏差及轴向翘曲,保障TSV互连结构一致性。
第5部分:填充Cu力学本构(标准编号:GF/R 435.5-2025)
建立TSV填充铜的力学性能测试标准,涵盖弹性模量、屈服强度、蠕变特性等关键参数,为封装结构在多物理场耦合下的力学仿真提供材料数据输入。
第6部分:填充Cu微观组织(标准编号:GF/R 435.6-2025)
定义TSV铜柱晶粒尺寸、织构取向、缺陷密度的显微表征方法(如EBSD、SEM),可用于关联微观组织与电迁移、热疲劳等失效机制,指导工艺参数优化。
第7部分:分析方法(标准编号:GF/R 435.7-2025)
整合TSV阵列、重布线层(RDL)、微凸块等结构的成分与形貌分析技术,明确扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、白光干涉仪等设备的标准化操作流程,实现三维封装全要素质量监控。
标准创新性
全流程覆盖:首次实现从单TSV结构测试到系统级封装分析的方法集成,弥补我国在三维封装标准化领域的空白。
技术兼容性:兼容主流TSV工艺(如先通孔、后通孔、中通孔工艺),支持2.5D/3D封装异构集成场景的可靠性评价。