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【2h】

In Situ Mechanical Characterization of the Mixed-Mode Fracture Strength of the Cu/Si Interface for TSV Structures

机译：TSV结构的Cu / Si界面混合模式断裂强度的原位机械表征

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摘要

In situ nanoindentation experiments have been widely adopted to characterize material behaviors of microelectronic devices. This work introduces the latest developments of nanoindentation experiments in the characterization of nonlinear material properties of 3D integrated microelectronic devices using the through-silicon via (TSV) technique. The elastic, plastic, and interfacial fracture behavior of the copper via and matrix via interface were characterized using small-scale specimens prepared with a focused ion beam (FIB) and nanoindentation experiments. A brittle interfacial fracture was found at the Cu/Si interface under mixed-mode loading with a phase angle ranging from 16.7° to 83.7°. The mixed-mode fracture strengths were extracted using the linear elastic fracture mechanics (LEFM) analysis and a fracture criterion was obtained by fitting the extracted data with the power-law function. The vectorial interfacial strength and toughness were found to be independent with the mode-mix.
机译：原位纳米压痕实验已被广泛采用来表征微电子器件的材料行为。这项工作介绍了使用硅通孔（TSV）技术表征3D集成微电子器件的非线性材料特性的纳米压痕实验的最新进展。使用聚焦离子束（FIB）和纳米压痕实验制备的小规模样品，表征了铜通孔和基体通孔界面的弹性，塑性和界面断裂行为。在混合模式载荷下，在Cu / Si界面处发现了脆性界面断裂，其相角范围为16.7°至83.7°。使用线性弹性断裂力学（LEFM）分析提取混合模式断裂强度，并通过将提取的数据与幂律函数拟合来获得断裂准则。发现矢量界面强度和韧性与模式混合无关。

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