用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位拉伸样品制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103196724A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103196724103196724A(43)申请公布日2013.07.10(21)申请号201310093853.X(22)申请日2013.03.22(71)申请人江苏物联网研究发展中心地址214135江苏省无锡市新区菱湖大道200号中国传感网国际创新园C座4楼(72)发明人于大全刘海燕(74)专利代理机构无锡市大为专利商标事务所32104代理人曹祖良(51)Int.Cl.G01N1/28(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位拉伸样品制备方法(57)摘要本发明公开了一种用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位拉伸样品制备方法，所述原位拉伸样品包括TSV铜柱、铜柱两端的硅片和夹持端。首先将带有TSV通孔/盲孔结构的硅圆片进行切割和固定，然后对硅片进行光刻和刻蚀，暴露出TSV铜柱的中间部分，最后将TSV铜柱两端的硅片固定到夹持端，形成原位拉伸样品。本发明制备方法简单，可方便有效的进行原位TSV铜柱的拉伸性能测试，解决了块体及薄膜样品均不能反映该微小尺寸的TSV铜互连材料真实力学性能的问题，可为TSV的可靠性提供有效的数据支持。CN103196724ACN10396724ACN103196724A权利要求书1/1页1.用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位拉伸样品制备方法，其特征是：将完成TSV通孔或盲孔金属化填充的硅圆片进行切割，使切割后的硅片中至少有一根TSV铜柱；将硅片固定于一承载装置的凹槽中；在承载装置具有所述凹槽的表面涂覆光刻胶定义出光刻位置，并进行光刻刻蚀硅片，暴露出TSV铜柱的中间部位；最后将TSV铜柱两端的硅片固定到样品夹持端，形成原位拉伸样品。2.如权利要求1所述的用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位拉伸样品制备方法，其特征是，所述硅圆片厚度为200-500μm。3.如权利要求1所述的用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位拉伸样品制备方法，其特征是，所述TSV通孔直径为20-50μm，高度为200-500μm。4.如权利要求1所述的用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位拉伸样品制备方法，其特征是，切割后的硅片安放到承载装置的凹槽中时，保持硅片中的TSV铜柱水平放置。5.如权利要求1所述的用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位拉伸样品制备方法，其特征是，涂覆光刻胶时在硅片表面留出光刻开口，开口宽度为100-200μm。6.如权利要求1所述的用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位拉伸样品制备方法，其特征是，所述样品夹持端材料为铜、钢、镍中的一种。7.如权利要求1所述的用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位拉伸样品制备方法，其特征是，所述样品夹持端具有凹槽，TSV铜柱两端的硅片分别固定于两个凹槽中。8.如权利要求1所述的用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位拉伸样品制备方法，其特征是，所述TSV铜柱两端的硅片利用粘结剂实现与样品夹持端的结合。9.如权利要求1所述的用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位拉伸样品制备方法，其特征是，所述样品夹持端为两个正方体或长方体，在TSV铜柱轴向方向厚度为300-1000μm，与TSV铜柱垂直截面的边长范围为1000-5000μm。2CN103196724A说明书1/3页用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位拉伸样品制备方法技术领域[0001]本发明涉及微电子封装领域，具体是一种用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位拉伸样品制备方法。背景技术[0002]随着半导体电路集成度的不断提高，电子封装密度也在不断提高。近年来，将多个芯片在高度方向上堆叠起来，并通过硅通孔（TSV）技术实现电气连接的三维封装形式有了飞速发展，成为新一代电子封装技术。在这种封装结构中，通过两层或者多层芯片堆叠，不仅可以大大提高电路的集成度，同时减少了电路的传输距离，有利于改善信号的完整性，降低信号的损耗。[0003]在芯片封装过程中，封装体通常需要承受多次热冲击和高低温循环。TSV中填充的材料通常为金属铜，该金属材料与硅芯片的力学性能存在巨大差异，导致芯片在加热或热循环过程中，TSV铜柱内部产生较高的热应力和微孔洞、裂纹等缺陷。而该铜柱尺寸仅为微米级，其力学性能与宏观的块体材料存在很大差别，不能通过块体材料的弹性模量、拉伸强度等力学参数推知该微小样品的性能。因此，急需制备出TSV铜互连材料的力学测试样品，以获得准确的弹性模量、抗拉强度等力学性能数据，为TSV铜互连的可靠性测试提供数据支持。发明内容[0004]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于TSV铜互连材料力学性能测试的原位