[發明專利]測量TSV銅柱彎曲模量和屈服應力的方法

有效

• 申請號: 201310261070.8
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103424293A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 王珺;龐鈞文;戴維
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/32;G01N3/20
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙) 31260
• 代理人: 成麗杰

1.一種測量TSV銅柱彎曲模量和屈服應力的方法，其特征在于，包含以下步驟：

腐蝕埋藏有TSV銅柱的硅片，直至形成TSV銅柱懸臂梁結構；

選擇用于測量彎曲模量和屈服應力的TSV銅柱，去除多余的TSV銅柱，形成單根或單排的TSV銅柱；

在所述用于測量的TSV銅柱的頂端施加橫向壓力，并記錄對TSV銅柱橫向施加的壓力P、TSV銅柱彎曲的位移δ、施壓點到TSV銅柱根部的距離L；

根據所述記錄的壓力P、位移δ與距離L，計算TSV銅柱彎曲模量和屈服應力。

2.根據權利要求1所述的測量TSV銅柱彎曲模量和屈服應力的方法，其特征在于，在所述用于測量的TSV銅柱的頂端施加橫向壓力的步驟中，采用納米壓痕儀在所述用于測量的TSV銅柱的頂端施加橫向壓力。

3.根據權利要求2所述的測量TSV銅柱彎曲模量和屈服應力的方法，其特征在于，在所述用于測量的TSV銅柱的頂端施加橫向壓力的步驟中，包含以下子步驟：

所述納米壓痕儀在所述TSV銅柱懸臂梁的彈性變形范圍內，對所述用于測量的TSV銅柱的頂端重復進行橫向施壓和卸壓；

所述記錄的壓力P、TSV銅柱彎曲的位移δ為至少兩次施壓過程中的壓力P、TSV銅柱彎曲的位移δ。

4.根據權利要求2所述的測量TSV銅柱彎曲模量和屈服應力的方法，其特征在于，

所述施壓點根據所述納米壓痕儀的加載系統定位，或根據掃描電子顯微鏡SEM照片確定。

5.根據權利要求1所述的測量TSV銅柱彎曲模量和屈服應力的方法，其特征在于，在根據所述記錄的壓力P、位移δ與距離L，計算TSV銅柱彎曲模量和屈服應力的步驟中，根據以下公式計算所述TSV銅柱彎曲模量E：

E=kL33I]]>

其中，所述I為與TSV銅柱截面直徑相關的TSV銅柱截面的慣性矩，d為TSV銅柱截面直徑；所述k為壓力P-位移δ曲線的斜率，k=P/δ。

6.根據權利要求1所述的測量TSV銅柱彎曲模量和屈服應力的方法，其特征在于，在根據所述記錄的壓力P、位移δ與距離L，計算TSV銅柱彎曲模量和屈服應力的步驟中，根據以下公式計算所述屈服應力σ_s：

σs=Mc·d2I]]>

其中，M_c為TSV銅柱根部截面承受的彎矩大小，M_c=P_c·L；所述I為與TSV銅柱截面直徑相關的TSV銅柱截面的慣性矩，所述d為TSV銅柱截面直徑；所述P_c為壓力P-位移δ曲線由線性轉變為非線性時的臨界載荷。

7.根據權利要求1至6中任一項所述的測量TSV銅柱彎曲模量和屈服應力的方法，其特征在于，所述腐蝕埋藏有TSV銅柱的硅片的步驟中，包含以下子步驟：

控制所述腐蝕的時間，直至暴露在所述硅片外的TSV銅柱的長度和直徑比不小于5。

8.根據權利要求1至6中任一項所述的測量TSV銅柱彎曲模量和屈服應力的方法，其特征在于，在形成單根或單排的TSV銅柱后，在所述用于測量的TSV銅柱的頂端施加壓力之前，還包含以下步驟：

采用銅片或鋁片固定所述硅片。

9.根據權利要求1至6中任一項所述的測量TSV銅柱彎曲模量和屈服應力的方法，其特征在于，還包含以下步驟：

在所述腐蝕埋藏有TSV銅柱的硅片之前，磨去所述硅片表面的電鍍銅層。

10.根據權利要求1至6中任一項所述的測量TSV銅柱彎曲模量和屈服應力的方法，其特征在于，在所述腐蝕埋藏有TSV銅柱的硅片，直至形成TSV銅柱懸臂梁結構的步驟中，

采用濃度為15%～25%的氫氧化鈉NaOH溶液腐蝕所述硅片，其中，腐蝕溫度為50℃～65℃。