開發基礎理論與實驗方法以應用於分析與驗證異質晶片整合之IC 構裝體翹曲變形與晶片強度

應用於異質整合構裝之2.5D與3D IC先進構裝體，其熱翹曲行為與熱應力以及內部具有矽穿孔(TSV)之薄晶片的彎曲強度對於其在堆疊製程良率與後續可靠度測試通過與否等方面，是非常重要且亟待解決的問題。但在回顧文獻中，對於其構裝體熱翹曲行為之理論分析與薄晶片的彎曲強度測試理論與實驗方面(尤其具有矽穿孔(TSV)薄矽晶片)之相關研究較為欠缺。故本研究將利用現有的光學方法、有限元素分析與理論，配合有關材料測試、晶片強度測試與殘留應變的量測，進一步開發該構裝體熱翹曲理論分析、應變規熱翹曲量測系統、以及薄晶片的彎曲強度測試理論與分析方法，期望能夠提供在各種不同製程與結構設計下異質整合構裝體之翹曲變形與熱應力以及有關可靠性之評估的分析理論、量測與測試方法。本研究計畫擬分為三年期: 第一年，利用既有的三層版Suhir理論，推導與開發用於預測覆晶或者2.5D構裝體熱翹曲變形的理論，並利用有限元素分析與光學量測實驗加以驗證，同時亦新開發應變規系統量測之熱翹曲變形的方法，有利於該構裝體在實際迴焊過程(在迴焊爐內)中熱翹曲變形即時量測與監控；第二年，擬開發用於2.5D或3DIC構裝體中之薄矽晶片的彎曲強度測試法與相關理論分析，利用傳統的三點彎矩法(3PB)與點負載彈性基礎法(PoEF)，配合音洩法監測，考慮幾何非線性的變形與局部破壞模式，使得更精準的測試與量化薄矽晶片的彎曲強度，並針對有TSV的薄矽晶片做全面的評估與測試；第三年，擬針對2.5D或3D IC構裝體之熱翹曲變形與應力，進行量測與模擬分析，再利用光學量測方法，如陰影疊紋法及杜曼格林干涉法，配合Timoshenko 雙層板理論求得模封材料與填充底膠之殘留應變，並探討材料、幾何形狀與製程參數及環境(如濕氣)對該封裝體之熱翹曲變形量及應力之影響，同時結合前兩年的研究成果(理論熱翹曲分析與應變規量測方法，以及薄晶片強度數據)將可以驗證與評估其構裝體在製程中熱翹曲變形與薄晶片破壞之可靠性。

系統編號:PB10901-3451
原計畫編號:MOST108-2221-E182-045-MY3