三维(3D)集成技术由于其小型化、高密度等优点受到越来越多的关注，硅通孔（Through Silicon Via，TSV）技术具有更优越的性能，成为3D集成电路和器件封装的关键结构单元。目前，普遍采用电镀Cu工艺对TSV孔进行填充。TSV结构中，由于Cu的热膨胀系数是Si基体的6倍，使得TSV-Cu在制备及服役过程中会胀出或者缩进Si基体，致使TSV两端的结构（如BEOL层）破坏，对金属层互连的可靠性产生较大的影响。因此，研究退火及温度循环载荷下TSV-Cu的胀出行为对基于TSV技术的电子封装产品的可靠性有重要意义。本文采用实验研究，对TSV在退火和温度循环载荷下TSV-Cu的胀出量进行了表征，并研究了不同电镀参数、退火速率以及温度循环等因素对胀出量的影响。　　首先，为了考虑不同电镀工艺参数以及退火速率对TSV-Cu胀出行为的影响，采用四种不同的电镀工艺参数HH（高外添加剂浓度、高电镀电流密度）、HL（高外添加剂浓度、低电镀电流密度）、LH（低外添加剂浓度、高电镀电流密度）、LL（低外添加剂浓度、低电镀电流密度）制备了相应的TSV-Cu试样。采用白光干涉仪对TSV-Cu在不同退火速率下的胀出量进行测量，得到了电镀工艺参数以及退火速率等因素对TSV-Cu胀出量的影响。在经过退火处理后，发现TSV-Cu的胀出量符合对数正态分布规律，随着外添加剂浓度和电镀电流密度的增加，TSV-Cu的胀出量呈现减小的趋势。此外，随着退火速率的增加，其胀出量呈现先增大后减小的趋势。　　在研究温度循环对TSV-Cu胀出行为的影响时，同样采用四种不同的电镀工艺参数HH、HL、LH、LL制备了相应的TSV-Cu试样。采用白光干涉仪分别对大小两种温差温度循环下TSV-Cu的胀出量进行研究，同时采用聚焦离子束(FIB)和电子背散射衍射(EBSD)对TSV-Cu的微观结构进行了观察。最终得到了温差范围以及循环次数等因素对TSV-Cu胀出量的影响。温度循环后，每个试样的TSV-Cu胀出量均符合对数正态分布规律。大温差温度循环测试中，TSV-Cu发生胀出Si基体，而小温差温度循环测试中TSV-Cu略缩进于Si基体。此外，随着温度循环次数的增加，TSV-Cu的胀出量不断增加，胀出的幅度逐渐减小，并在30次循环左右时胀出量逐渐趋于稳定。此外，研究了退火工艺对后续温度循环中TSV-Cu胀出的影响，根据温度循环前退火与否，对两种温度循环下TSV-Cu的胀出量进行了测量，发现退火可以减小后续温度循环TSV-Cu的胀出量。