專利名稱：一種用于“硅通孔”TSV-Cu結構工藝殘余應力測試的實驗裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工藝殘余應力測試方法，面向下一代三維(3D)互聯(lián)電子封裝技術，針對采用鍍銅工藝制作的“硅通孔” TSV (Through-Silicon Via) 3D互連封裝結構在制作過程中產生的工藝殘余應力，發(fā)明了一套針對TSV-Cu (鍍銅工藝制作的硅通孔)進行工藝殘余應力測試的實驗裝置，屬于電子信息技術領域。
背景技術：
隨著電子信息產業(yè)的快速發(fā)展，電子封裝行業(yè)也快速發(fā)展，從傳統(tǒng)的平面(2D)封裝快速向三維(3D)封裝技術發(fā)展，新的封裝形式不斷涌現(xiàn)。在眾多的下一代三維(3D)互聯(lián)電子封裝技術中，娃通孔(Through-Silicon Via)簡稱TSV被認為是3D封裝的核心。在TSV制作過程中，要經歷刻蝕、PECVD (等離子增強化學氣相沉積)、PVD物理氣相沉積、電鍍(銅)、CMP (化學機械拋光)等多個復雜工藝步，并且不同工藝步之間的操作溫度相差懸殊，而結構中不同材料的熱膨脹系數(shù)有所差別(例如銅的熱膨脹系數(shù)是硅的6倍)，這就導致在最后的TSV結構中會積累了由于熱膨脹系數(shù)適配產生的工藝殘余應力。殘余應力的存在會嚴重影響電子器件的服役可靠性，降低電子產品的電氣性能、影響產品的良率、縮短服役周期等等，所以對TSV結構中工藝殘余應力進行評估尤為重要，從而為改進TSV的制造工藝，提高電子產品質量和可靠性提供技術支撐。在現(xiàn)有的關于TSV-Cu結構殘余應力測試中，往往使用納米壓痕儀、拉曼光譜、X射線等方法對TSV進行殘余應力的測試，但是采用不同方法測試的殘余應力結果相差較大，并且不同的測試方法會對試樣進行切割剖分等會使試樣中殘余應力得到釋放的處理方法，這就使得測試方法和測試裝置有待改進。針對TSV-Cu (鍍銅工藝制作的硅通孔)的工藝殘余應力的測試需要進一步發(fā)展。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是，克服已有的針對TSV-Cu (鍍銅工藝制作的硅通孔)的工藝殘余應力的測試局限性，提供一種可以保持TSV-Cu結構不被破壞，不會引起殘余應力釋放的一種實驗裝置，以使測量的結果準確可靠。本發(fā)明專利為一種工藝殘余應力測試裝置，其特征在于實驗裝置主要包括壓頭1，實驗試樣2，試樣載臺3，鉬金電加熱片4四部分。所述的試樣載臺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，鉬金電加熱片4共四面位于實驗試樣2中上表面硅通孔的四周。壓頭I位于實驗試樣2中硅通孔的正上方，從上往下對實驗試樣2中的銅柱進行擠壓。其包括如下步驟S1:實驗時，用壓頭I向下對實驗試樣2中硅通孔中的銅柱進行擠壓，同時記錄壓頭向下作用時的位移和壓力F，通過觀察壓力F和位移曲線，得到壓力F突然下降時的門檻值，并將此值代入壓力和界面切應力轉換公式I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(fā)生滑移時的切應力門檻值％。
權利要求1. 一種用于“硅通孔”TSV-Cu結構工藝殘余應力測試的實驗裝置，其特征在于實驗裝置主要包括壓頭(1)，實驗試樣(2)，試樣載臺(3)，鉬金電加熱片(4)四部分；所述的試樣載臺(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，鉬金電加熱片(4)共四面位于實驗試樣(2)中上表面硅通孔的四周；壓頭(1)位于實驗試樣(2)中硅通孔的正上方，從上往下對實驗試樣(2)中的銅柱進行擠壓。
專利摘要一種用于“硅通孔”TSV-Cu結構工藝殘余應力測試的實驗裝置，屬于電子信息技術領域。實驗裝置主要由壓頭，實驗試樣，試樣載臺和鉑金電加熱片四部分組成。所述的試樣載臺上開有一個通孔，且直徑要比試樣中Cu孔的直徑要大。試樣載臺位于最下部，實驗試樣在試樣載臺上，并且實驗試樣中硅通孔同試樣載臺中的通孔對中。鉑金電加熱片共四片，位于實驗試樣上表面硅通孔的四周。本實用新型的裝置進行測試時能夠最大程度保持試樣的完整性，不對試樣進行切割等影響原結構形貌導致殘余應力釋放等的操作，使得測試結果更加精確，同時殘余應力的計算方法簡單可靠，可以直觀的判斷殘余應力的正負。
文檔編號G01L1/00GK202903388SQ20122043143
公開日2013年4月24日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權日2012年8月28日
發(fā)明者秦飛, 武偉, 安彤, 夏國峰, 劉程艷, 于大全, 萬里兮 申請人:北京工業(yè)大學