随着半导体封装技术的发展,硅通孔（Through Silicon Via,TSV）技术的应用越来越广泛,而TSV界面SiO2绝缘层可靠性问题却通常被人们所忽略。TSV界面组成材料复杂,且应用环境存在着温度变化以及长时间通电服役的情况,其内部的SiO2绝缘层可靠性面临着严峻考验。本文针对TSV界面SiO2绝缘层温度循环下的热致漏电失效、电应力下的电致击穿失效、长时间应用下的时间依赖击穿（Time Dependent Dielectric Breakdown,TDDB）寿命等可靠性问题进行研究,主要研究内容如下:针对TSV界面SiO2绝缘层热致漏电问题,对双盲孔TSV样品开展了三组不同循环次数的温度循环试验,利用绝缘层完整性理论和微区分析平台（微结构观察和元素分析）,分析了三组试验后TSV界面SiO2绝缘层的电学测试结果。结果表明,随着温度循环次数增加,TSV界面SiO2绝缘层的失效从热致漏电机制转变为机械开裂机制,这种转变跟其界面完整性的演变密切相关。同时,温度循环会通过劣化阻挡层的性能,引起Cu离子缺陷在界面SiO2绝缘层的累积,加速热致漏电失效的发生。针对电应力下硅通孔界面SiO2绝缘层的电致击穿问题,对单盲孔TSV和双盲孔TSV样品开展了电应力击穿试验,利用失效定位技术与ANSYS电场仿真分析了两者电致击穿失效模式的异同与影响因素,利用微区分析平台对电致击穿后的失效机理进行分析。结果表明,单盲孔TSV的界面SiO2绝缘层电致击穿失效点位于表面焊盘之间,双盲孔TSV的位于TSV周围。结构参数是造成两者界面SiO2绝缘层电致击穿失效模式存在差异的重要原因。而电致击穿后TSV界面的失效机理是界面SiO2绝缘层的失效。针对硅通孔界面SiO2绝缘层TDDB寿命问题,对双盲孔TSV样品开展了5组不同恒定应力下的TDDB试验,将试验数据利用威布尔失效概率分布与TDDB寿命模型拟合方法,拟合出3种TSV界面SiO2绝缘层TDDB寿命模型,验证了最适用TDDB寿命模型。结果表明,本次试验下E模型是TSV界面SiO2绝缘层的最适用TDDB寿命模型。在该寿命模型下,预测的TSV可靠性寿命随着应力水平的增大呈指数型下降。研究结果揭示了温度循环下TSV界面SiO2绝缘层的热致漏电失效的规律和热致缺陷的机制,分析了电应力下TSV界面SiO2绝缘层的失效模式与机理,验证了TSV界面SiO2绝缘层的最适用TDDB寿命模型,为TSV界面SiO2绝缘层可靠性的改善提供参考。