為了研究銅（Cu）互連與不同化學性質玻璃基板的兼容性和可靠性，我們在不同玻璃基板上制備了銅測試結構，并進行了有偏置的高加速應力測試（HAST）。

      在不同成分的100毫米玻璃晶片和硅對照晶片上，制作了由交叉銅線構成的測試結構。這些結構用于進行有偏置的HAST實驗。根據(jù)JESD22-A110-B標準進行測試，HAST測試箱的條件設定為130℃、85%相對濕度（RH），測試持續(xù)時間為96小時。在測試過程中，對測試點電極施加了5V的直流偏壓。每個晶圓上至少有一個交叉指狀測試結構（IDT）點未施加偏壓，以便將高溫高濕環(huán)境的影響與電壓偏置應力加上高溫高濕環(huán)境的綜合影響進行區(qū)分。這些未加偏壓的測試點在HAST測試前后的泄漏電流平均值中并未被計入。

     完成HAST測試后，使用相同的測試條件對晶圓進行了再次電氣測試，以檢測通過交叉指狀結構的泄漏電流。對于硅對照晶片、熔融二氧化硅、SGW3玻璃以及涂有Si3N4阻擋層的SGW8玻璃，測試前后的結果幾乎沒有變化。然而，在未涂覆阻擋層的SGW8晶圓上，所有IDT的電阻都顯著下降。在5V偏壓下未鈍化的SGW8玻璃晶圓的測試部位，通過光學顯微鏡觀察到有白色物質生成。同一基板類型的未受偏壓的測試點沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象。其他基板在經(jīng)過HAST后也未表現(xiàn)出這種外觀變化。

     為了確定在未涂覆阻擋層的SGW8玻璃上觀察到的白色物質的化學成分，從每種晶圓類型的樣品上垂直于Cu線切割，使用掃描電子顯微鏡（SEM）進行成像，并采用能量色散X射線光譜（EDS）進行化學分析。由于樣品是通過切割制備的，Cu線由于其延展性似乎與周圍的BCB電介質分離。SGW3的SEM圖像如圖8所示。在這種基板類型上，大塊基板材料與Cu線附近或手指之間BCB/玻璃界面的區(qū)域之間沒有檢測到玻璃成分的差異。具體來說，在相鄰的Cu線之間沒有觀察到Cu的存在。

     偏置HAST和熱循環(huán)測試被用來評估工程玻璃在中間層應用中的可靠性兩個關鍵方面。首先，通過在-40°C至125°C的1000次熱循環(huán)，驗證了SGW3和SGW8基板上銅填充的TGVs的可靠性。在可靠性測試的第二部分，采用偏置HAST方法研究了銅布線金屬與不同類型玻璃基板的兼容性。在SGW3、SGW8、帶有1 μm Si3N4阻擋層的SGW8、熔融二氧化硅以及帶有3kÅ熱氧化物的硅晶片上，制備了線距為10 μm的Cu IDTs。在經(jīng)過96小時偏置HAST測試之前和之后對IDTs進行的漏電流測量顯示，只有未涂覆阻擋層的SGW8基板上的電阻出現(xiàn)了大幅下降。在其他基板上，包括SGW3玻璃，在HAST之后沒有觀察到泄漏電流的顯著變化。通過光學檢測結合SEM/EDS分析，確定了銅沿著SGW8玻璃基板頂表面的遷移是導致泄漏路徑的原因。氮化硅層提供了有效的屏障，防止了導致Cu遷移的機制。因此，在銅金屬化（無論是表面布線金屬還是TGV）和用于高CTE的玻璃基板之間應該使用阻擋層。

     中冷低溫 HAST-400高加速壽命試驗箱是主要用于評估在濕度環(huán)境下產(chǎn)品或者材料的可靠性，是通過在高度受控的壓力容器內設定和創(chuàng)建溫度、濕度、壓力的各種條件來完成的，這些條件加速了水分穿透外部保護性塑料包裝并將這些應力條件施加到材料本體或者產(chǎn)品內部。相對于傳統(tǒng)的高溫高濕測試，HAST增加了容器內的壓力，使得可以實現(xiàn)超過100℃條件下的溫濕度控制，能夠加速溫濕度的老化效果(如遷移，腐蝕，絕緣劣化，材料老化等)，大大縮短可靠性評估的測試周期，節(jié)約時間成本。HAST高加速老化測試已成為某些行業(yè)的標準，特別是在PCB、半導體、太陽能、顯示面板等產(chǎn)品中，作為標準高溫高濕測試的快速有效替代方案。

中冷低溫 HAST-400高加速壽命試驗箱技術規(guī)格:

外形尺寸：970mm*710mm*1700 mm(W*D*H)

標稱腔室容積：Ф420mm*657mm(84.4L)

重量：260KG

測試溫度：105.0℃~133.3℃/100%RH

110.0℃~140.0℃/85%RH

118.0℃~150.0℃/65%RH

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