一種用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明披露了一種用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法，其屬于微尺寸金屬力學(xué)性能的測試方法，本測試方法包含：獲得互連金屬；在硅基片一上制作凹槽，將所述互連金屬放置在所述凹槽里；以放置在所述凹槽里的互連金屬和硅基片一為對象，采用MEMS加工工藝，制作出微拉伸結(jié)構(gòu)；通過所述微拉伸結(jié)構(gòu)對所述互連金屬施加拉力，同時測出所述互連金屬的位移，從而獲得力與位移的關(guān)系。本發(fā)明提供的用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法方便的將硅通孔互連金屬夾持、軸向拉伸并且精確測量的問題。
【專利說明】—種用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微尺寸金屬力學(xué)性能的測試方法，特別涉及一種用于硅通孔電鍍金屬力學(xué)性能的測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對電子產(chǎn)品功能和性能的要求不斷提高的背景下，三維集成和三維封裝技術(shù)作為一類高性能封裝技術(shù)在近些年發(fā)展迅速。使用這類技術(shù)可以將多個芯片集成在一起，用盡可能短的連線實現(xiàn)芯片間的通訊，實現(xiàn)更多功能和更強性能。早先的這類技術(shù)主要基于封裝基板實現(xiàn)，芯片間互連線較長，且密度受限。近些年，隨著娃穿孔(Through SiliconVia, TSV)技術(shù)的出現(xiàn)，芯片間互連可以更短更密，實現(xiàn)更高的性能提升。
[0003]TSV孔內(nèi)的互連金屬一般是采用電鍍的方法形成，互連金屬的電鍍質(zhì)量對最終產(chǎn)品的可靠性、性能、成本等有重要的作用，對于如何獲得高質(zhì)量的互連金屬及其本身的材料特性如何都引起了人們的廣泛興趣。在微尺度下，材料特性除了受尺寸效應(yīng)影響外，制造工藝至關(guān)重要，不同的材料特性反映了不同的制造工藝。因此，材料特性的合理表征能夠指導(dǎo)如何獲得合適的制造工藝。
[0004]由于TSV孔的特殊性，對于互連金屬的表征存在著很大的難度。微尺度力學(xué)特性的表征方法主要有單軸拉伸法、納米壓痕法、懸臂梁法、薄膜壓力膨脹法等，其中單軸拉伸法是最直接的表征方法，但是在微尺度下，存在著如何方便的將TSV互連金屬夾持、軸向拉伸并且精確測量等難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法方便的將硅通孔互連金屬夾持、拉伸并且精確測量的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法，包含:
[0007]獲得互連金屬；
[0008]在硅基片一上制作凹槽，將所述互連金屬放置在所述凹槽里；
[0009]以放置在所述凹槽里的互連金屬和硅基片一為對象，采用MEMS加工工藝，制作出微拉伸結(jié)構(gòu)；
[0010]通過所述微拉伸結(jié)構(gòu)對所述互連金屬施加拉力，同時測出所述互連金屬的位移，從而獲得力與位移的關(guān)系。
[0011]進一步地，所述獲得互連金屬包含:
[0012]在硅基片二上制作硅通孔，并在所述硅通孔中形成互連金屬；
[0013]將位于所述硅通孔中的互連金屬與所述硅基片二剝離，從而得到獨立的所述互連金屬。
[0014]進一步地，所述獨立的互連金屬的個數(shù)包含一個或一個以上。[0015]進一步地，將所述互連金屬放置在所述凹槽里后，還包含:
[0016]將所述互連金屬的兩端分別與所述硅基片一連接。
[0017]進一步地,所述連接的方法包含膠粘接或焊球焊接。
[0018]進一步地，所述微拉伸結(jié)構(gòu)包含:
[0019]支撐框架，其由所述硅基片一形成；
[0020]質(zhì)量塊，其由所述硅基片一形成，其通過彈性支撐結(jié)構(gòu)與所述支撐框架連接；
[0021 ] 互連金屬，其一端與所述支撐框架連接，另一端與所述質(zhì)量塊連接。
[0022]進一步地，位移標(biāo)記，其設(shè)置在所述質(zhì)量塊上。
[0023]進一步地，所述微拉伸結(jié)構(gòu)包含的互連金屬的數(shù)量是一個或一個以上。
[0024]進一步地，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)包含彈簧狀或彈片狀。
[0025]本發(fā)明提供的用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法方便的將硅通孔互連金屬夾持、軸向拉伸并且精確測量的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實施例提供的用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法中制作的待測硅通孔以及位于其中的互連金屬的示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實施例提供的用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法中獲得的單個、獨立的TSV互連金屬的示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明實施例提供的用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法中作為硅基片的硅基片的凹槽的示意圖；
[0029]圖4是本發(fā)明實施例提供的用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法中TSV互連金屬兩端與硅基片固定的示意圖；
[0030]圖5是本發(fā)明實施例提供的用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法制作的微拉伸結(jié)構(gòu)中彈性支撐結(jié)構(gòu)采用彈簧狀的示意圖；
[0031]圖6是本發(fā)明實施例提供的用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法制作的微拉伸中彈性支撐結(jié)構(gòu)采用彈片狀結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]本發(fā)明實施例提供的用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法包含的操作步驟如下:
[0033]步驟一，參見圖1，在硅基片二 2上制作硅通孔TSV及位于其中的互連金屬1，采用的方法包括但不限于刻孔、氧化、濺射、電鍍、化學(xué)機械拋光等工藝，其中TSV孔可以為盲孔、通孔。TSV互連金屬I可以是實心柱狀、空心柱狀、實心圓臺狀、空心圓臺狀等；
[0034]步驟二，參見圖2，TSV互連金屬I的剝離。在容器3內(nèi)，采用干法刻蝕或者濕法刻蝕的方法，去除硅基片二 2，以及互連金屬I上的絕緣層、種子層等，獲得單個、相互獨立的TSV互連金屬I ;
[0035]步驟三，參見圖3，在硅基片一 5上采用光刻、刻蝕等方法獲得凹槽4，凹槽4與TSV互連金屬I外形相似，且尺寸略大；
[0036]步驟四，將TSV互連金屬I放置于凹槽4內(nèi)；[0037]步驟五，參見圖4，將TSV互連金屬I的兩端分別與硅基片一 5連接，形成兩個連接處6，連接的方法采用在互連金屬的兩端用膠粘接并且固化，或者用激光植球機在互連金屬的兩端植球并回流，焊球融化焊接固定；
[0038]步驟六，參見圖5和圖6，以放置在所述凹槽4里的互連金屬I和硅基片一 5為對象，采用MEMS工藝制作微拉伸結(jié)構(gòu)，該微拉伸結(jié)構(gòu)包括支撐框架7、質(zhì)量塊9、彈性支撐結(jié)構(gòu)
8、位移標(biāo)記10和TSV互連金屬I。其中，支撐框架7和質(zhì)量塊9由硅基片一 5刻蝕形成，質(zhì)量塊9通過彈性支撐結(jié)構(gòu)8與支撐框架7連接，彈性支撐結(jié)構(gòu)8可以是彈簧狀、彈片狀等，位移標(biāo)記可以是“十”形、形等。另外，TSV互連金屬I置于被拉伸的位置，其一端與所述支撐框架7連接，另一端與所述質(zhì)量塊9連接，所述每個微拉伸結(jié)構(gòu)包含的互連金屬I的數(shù)量三個；
[0039]步驟七，通過微拉伸結(jié)構(gòu)對TSV互連金屬I進行拉伸，獲得該互連金屬I上的力與伸長的關(guān)系，根據(jù)材料力學(xué)相關(guān)理論可以計算得出楊氏模量等材料參數(shù)。
[0040]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于硅通孔互連金屬力學(xué)性能的測試方法，其特征在于，包含: 獲得互連金屬； 在硅基片一上制作凹槽，將所述互連金屬放置在所述凹槽里； 以放置在所述凹槽里的互連金屬和硅基片一為對象，采用MEMS加工工藝，制作出微拉伸結(jié)構(gòu)； 通過所述微拉伸結(jié)構(gòu)對所述互連金屬施加拉力，同時測出所述互連金屬的伸長長度，從而獲得所述互連金屬的力與伸長長度的關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于，所述獲得互連金屬包含: 在硅基片二上制作硅通孔，并在所述硅通孔中形成互連金屬； 將位于所述硅通孔中的所述互連金屬與所述硅基片二剝離，從而得到獨立的所述互連金屬。
3.如權(quán)利要求2所述的測試方法，其特征在于，所述獨立的互連金屬的個數(shù)包含一個或一個以上。
4.如權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于，將所述互連金屬放置在所述凹槽里后，還包含: 將所述互連金屬的兩端分別與所述硅基片一連接。
5.如權(quán)利要求4所述的測試方法，其特征在于: 所述連接的方法包含膠粘接或焊球焊接。
6.如權(quán)利要求1至5任一項所述的測試方法，其特征在于，所述微拉伸結(jié)構(gòu)包含: 支撐框架，其由所述硅基片一形成； 質(zhì)量塊，其由所述硅基片一形成，并通過彈性支撐結(jié)構(gòu)與所述支撐框架連接； 互連金屬，其一端與所述支撐框架連接，另一端與所述質(zhì)量塊連接。
7.如權(quán)利要求6所述的測試方法，其特征在于，所述微拉伸結(jié)構(gòu)還包含: 位移標(biāo)記，其設(shè)置在所述質(zhì)量塊上。
8.如權(quán)利要求6所述的測試方法，其特征在于，所述每個微拉伸結(jié)構(gòu)包含的互連金屬的數(shù)量是一個或一個以上。
9.如權(quán)利要求6所述的測試方法，其特征在于，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)包含彈簧狀或彈片狀。
【文檔編號】G01N3/02GK103852376SQ201210511497
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月4日
【發(fā)明者】孫曉峰, 于大全 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所