Cu diffusion into the glass under bias temperature stress condition for through glass vias (TGV) applications

偏压温度应力条件下玻璃通孔 (TGV) 应用中 Cu 在玻璃中的扩散

引用

Kim, H., Cai, L., Fahey, A., Vaddi, R., Zhu, B., & Mazumder, P. (2018)。偏压温度应力条件下玻璃通孔 (TGV) 应用中 Cu 在玻璃中的扩散。Integrated Microsystems。

关键词

  • 铜扩散
  • 玻璃通孔 (TGV)
  • 偏压温度应力 (BTS)
  • SG 3.4 玻璃
  • 扩散阻挡层
  • 活化能
  • 电场
  • SIMS（二次离子质谱）
  • 阿伦尼乌斯图
  • 2.5D/3D 封装

简介

本文研究了偏压温度应力下康宁 SG 3.4 玻璃中的铜扩散情况，以确定玻璃通孔 (TGV) 应用是否需要铜扩散阻挡层。


摘要

本文由 Hoon Kim 等人于 2018 年发表，研究了康宁 SG 3.4 玻璃中的铜 (Cu) 迁移情况。康宁 SG 3.4 玻璃是一种用于 2.5D/3D 集成封装玻璃通孔 (TGV) 应用的材料。本研究重点在于了解在这些应用中，是否需要铜扩散阻挡层来防止电短路。

以下是本文的要点：

  • Cu 扩散机制：作者解释说，在施加电压下，Cu 在玻璃中的迁移是由于热扩散和电漂移共同作用而发生的。他们强调，Cu 的扩散是一个两步过程：首先破坏与其他 Cu 原子的金属键，然后破坏与玻璃中氧原子的键。
  • 实验方法：研究人员使用一个平面电容测试结构，以氧化 Cu 作为 Cu 离子源，模拟最坏情况。他们在不同温度和电场下进行了偏置温度应力 (BTS) 测试，以评估 Cu 的扩散。
  • 研究结果：结果表明，Cu 的扩散率会随着温度和施加电场的增加而增加，证实了热和电因素的影响。他们发现 Cu 在 SG 3.4 玻璃中的扩散活化能为 1.1eV，介于先前研究中报道的热 SiO2 和低 k 电介质的值之间。
  • 实际意义：基于计算出的扩散长度，作者得出结论，对于大多数TGV应用（包括低功耗器件和高功率MEMS器件），Cu扩散阻挡层可能并非必需。

作者的研究结果为Cu在玻璃中介层中的行为提供了宝贵的见解，可指导未来2.5D/3D集成电路的设计和制造。

来源：https://meridian.allenpress.com/ism/article/2018/1/000259/9493/Cu-diffusion-into-the-glass-under-bias-thermal

返回博客