[發明專利]一種TSV微盲孔表面電流密度的測定方法及系統

有效

• 申請號: 201610377641.8
• 申請日: 2016-05-31
• 公開（公告）號: CN105842523B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 王福亮;王峰;肖紅斌;李亦杰;朱文輝;李軍輝;韓雷
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01R19/08
• 分類號: G01R19/08
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 楊萍

1.一種TSV微盲孔表面電流密度的測定方法，其特征在于，基于以下測定系統，測定系統包括：三維運動平臺、光學顯微鏡及CCD、計算機、Pt電極、精密電源、精密微電阻儀和電鍍電源；

所述三維運動平臺、光學顯微鏡及CCD、精密電源均受控于所述計算機；

所述Pt電極固定在三維運動平臺上，在三維運動平臺的帶動下能進行三維移動；

TSV微盲孔表面電流密度的測定過程為：

步驟1：將帶TSV微盲孔的硅片固定在夾具上，并放置在三維運動平臺的底座上，通過設置在底座上方的光學顯微鏡及CCD，確定硅片中TSV微盲孔的位置；

步驟2：先將硅片和夾具一起放入電鍍槽中，電鍍槽中盛有含有添加劑的電鍍液，然后將硅片、夾具、電鍍液及電鍍槽進行抽真空預處理，使得電鍍液浸潤到TSV微盲孔中；再放置10～60分鐘，等添加劑在TSV微盲孔內表面達到吸附平衡；

步驟3：將硅片、夾具、電鍍液連同電鍍槽一起放到三維運動平臺的底座上；根據步驟1獲得的TSV微盲孔的位置信息，通過三維運動平臺，將安裝在三維運動平臺上的Pt電極定位到TSV微盲孔開口位置；

步驟4：測定TSV微盲孔口部電流密度：

ⅰ.將Pt電極移動到距離TSV微盲孔口部10-50納米的位置；

ⅱ.用精密微電阻儀的兩極分別連接Pt電極與硅片表面的種子層，測量此時Pt電極與硅片表面的種子層之間的電阻R₁；

ⅲ.將硅片接入電鍍電源的陰極開始進行電鍍，并測量Pt電極與硅片表面的種子層之間的電壓V₁，結合步驟ⅱ測得Pt電極與硅片表面的種子層之間的電阻R₁，計算出局部電流I₁＝V₁/R₁，然后再除以電極截面積，獲得該位置點的局部電流密度；

步驟5：移動Pt電極到TSV微盲孔的中部和底部不同位置，重復上述步驟ⅱ～ⅲ，測定不同位置對應的局部電流密度，從而獲得在特定添加劑電鍍液作用下，TSV微盲孔表面電流密度的分布情況。

2.根據權利要求1所述的TSV微盲孔表面電流密度的測定方法，其特征在于，所述步驟3中，將安裝在三維運動平臺上的Pt電極定位到TSV微盲孔開口位置，定位的過程為：

①將Pt電極接到精密電源的正極、帶TSV微盲孔的硅片表面的種子層接到精密電源的負極；

②開啟精密電源，設定輸出電流為0.01-2A，限制電壓V_d為0.05-5V；

③啟動三維運動平臺，使得Pt電極向下運動，在此過程中，檢測精密電源兩端的電壓，直到檢測到的電壓小于臨界電壓V_g，表明此時Pt電極已經運動到硅片上表面，記錄當前位置的坐標信息(X₁，Y₁，Z₁)；V_g設為V_d的0.05-0.2倍；

④驅動三維運動平臺，使得Pt電極向TSV微盲孔開口位置移動，在此過程中，檢測電源兩端的電壓，直到電壓大于限制電壓V_d的0.1-0.9倍，表明此時Pt電極已經離開硅片上表面，并運動到TSV微盲孔開口位置，記錄當前位置的坐標信息(X₂，Y₂，Z₂)。

3.根據權利要求1所述的TSV微盲孔表面電流密度的測定方法，其特征在于，所述步驟2中，將硅片、夾具、電鍍液及電鍍槽放在0.01-0.5Bar的條件下進行抽真空預處理。

4.根據權利要求1所述的TSV微盲孔表面電流密度的測定方法，其特征在于，所述步驟2中，放置時間為30分鐘，等添加劑在TSV微盲孔內表面達到吸附平衡。

5.根據權利要求1所述的TSV微盲孔表面電流密度的測定方法，其特征在于，所述步驟3中，Pt電極為微納米Pt電極，或者是亞微米Pt電極。

6.根據權利要求2所述的TSV微盲孔表面電流密度的測定方法，其特征在于，所述步驟3的第②步中，設定輸出電流為10mA，限制電壓V_d為1V。

7.根據權利要求2所述的TSV微盲孔表面電流密度的測定方法，其特征在于，所述步驟3的第③步中，臨界電壓V_g設為0.1V。