[發明專利]一種用于“硅通孔”TSV-Cu結構工藝殘余應力的測試方法

無效

• 申請號: 201210310455.4
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN102818765A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 秦飛;武偉;安彤;夏國峰;劉程艷;于大全;萬里兮
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00;G01L5/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

1.一種用于“硅通孔”TSV-Cu結構工藝殘余應力的測試方法，所述方法基于的實驗裝置包括壓頭（1），實驗試樣（2），試樣載臺（3），鉑金電加熱片（4）四部分組成；其中試樣載臺（3）上開有一個通孔，且直徑要比試樣（2）中硅通孔的直徑要大；試樣載臺（3）在最下方，實驗試樣（2）放置在試樣載臺（3）上并將實驗試樣（2）中的銅柱同試樣載臺（3）中的孔洞對中，鉑金電加熱片（4）共四片位于實驗試樣（2）中上表面硅通孔的四周；壓頭（1）位于實驗試樣（2）的上方，從上往下對實驗試樣中的銅柱進行擠壓；其特征在于：其包括如下步驟：

S1：用壓頭（1）向下對實驗試樣（2）中硅通孔中的銅柱進行擠壓，同時記錄壓頭（1）向下作用時的位移和壓力F，獲得壓力F和位移曲線，得到壓力F下降時的門檻值，并將壓力F的門檻值代入壓力和界面切應力轉換公式（1）中，便得到鍍銅工藝制作的硅通孔結構TSV-Cu中銅和硅界面處發生滑移時的切應力門檻值τ₀；

τ0≈F2πrt---(1)]]>

式（1）中，F為壓頭壓力，r為硅通孔TSV中孔的半徑，t為實驗試樣的厚度；在加載過程中，采用加載速度為0.1mm/min的緩慢加載方式；同時采用鉑金電加熱片（4）給試樣進行加熱，加載精度為1K，促使銅和硅的界面處發生擴散滑移；

S2：TSV-Cu結構工藝殘余應力計算方法；根據公式（2）：

σR=τ02π3(λh)3---(2)]]>

其中σ_R為結構中銅和硅界面上作用的正應力，即此實驗需要測量的“硅通孔”TSV-Cu殘余應力；τ₀為第一步中測得的銅和硅界面處發生滑移時的切應力門檻值；λ和h為利用掃描電子顯微鏡SEM測得的銅和硅界面粗糙度系數，其中λ為界面粗糙度的波長，h為界面粗糙度波峰和波谷見的距離。

2.根據權利要求1所述的一種用于“硅通孔”TSV-Cu結構工藝殘余應力的測試方法，其特征在于：在加載過程中采用鉑金電加熱片（4）給試樣加熱，促進界面發生擴散滑移。