[發明專利]多晶硅熱膨脹系數在線測試結構

有效

• 申請號: 201210005077.9
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102608149A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 李偉華;袁風良;周再發;蔣明霞;劉海韻
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于微機電系統材料參數在線測試技術領域，尤其涉及多晶硅熱膨脹系數的在線測試技術。

背景技術

目前微機電器件的性能與材料物理參數有密切的關系，而制造微機電器件的材料物理參數又與制造工藝過程有關。材料物理參數在線測試目的就在于能夠實時地測量由具體工藝制造的微機電材料物理參數。

多晶硅是制造微機電器件結構的重要的和基本的材料，通常通過化學氣相沉積(CVD)方法制造得到。熱膨脹系數是多晶硅材料的重要物理參數，對于熱驅動方式工作的微機電執行器尤為重要。微機電產品的制造廠商希望能夠在工藝線內通過通用的測量儀器進行在線測試，及時地反映工藝對物理參數的影響，因此，不離開加工環境并采用通用設備進行的在線測試成為工藝監控的必要手段。

在線測試結構通常采用電學激勵和電學測量的方法，通過電學量數值以及針對性的計算方法得到材料的物理參數。但由于多晶硅材料在制作過程中將產生內應力即存在殘余應力。殘余應力分為壓應力和張應力，當微機電結構被釋放后，殘余應力將導致結構出現初始變形，產生實際結構尺寸偏離設計尺寸的不利結果。

發明內容

發明目的：針對上述現有存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種多晶硅熱膨脹系數在線測試結構，可以消除多晶硅內殘余應力的影響，而獲能方便簡單的獲得更精確的熱膨脹系數。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：一種多晶硅熱膨脹系數在線測試結構，包括絕緣襯底、上偏轉指針和下偏轉指針，該上偏轉指針和下偏轉指針用多晶硅制成，其中：所述上偏轉指針包括第一驅動梁、第一指針、第一錨區和第二錨區，且為一體設計，所述第一驅動梁一端與該第一指針垂直連接，另一端與第一錨區連接，所述第一驅動梁和第一指針的連接部與所述第二錨區連接，所述第一錨區和第二錨區上表面均設有金屬電極，并固定在絕緣襯底上，所述第一驅動梁和第一指針與絕緣襯底存在間隙，處于懸空狀態；所述下偏轉指針包括第二驅動梁、第二指針、第三錨區和第四錨區，且為一體設計，所述第二驅動梁一端與該第二指針垂直連接，另一端與第三錨區連接，所述第二驅動梁和第二指針的連接部與所述第四錨區連接，所述第三錨區和第四錨區上表面均設有金屬電極，并固定在絕緣襯底上，其中所述第四錨區上的金屬電極延伸至所述第二驅動梁上，所述第二驅動梁和第二指針與絕緣襯底存在間隙，處于懸空狀態；所述下偏轉指針中的第一指針與上偏轉指針中的第二指針錯位相對，且有部分重疊。

有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下優點：通過對稱布置的一對基本結構相同的多晶硅偏轉指針，并利用該對指針所受多晶硅殘余應力影響相同的特點，使得偏轉指針尖端部偏轉量不受殘余應力的影響。本發明具有測試結構簡單、測試方法簡便，獲得的熱膨脹系數穩定并更加精確。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為圖1中A-A方向的剖面圖。

絕緣襯底1、第一驅動梁2、第一指針3、第一錨區4、第二錨區5、第二驅動梁6、第二指針7、第三錨區8、第四錨區9、金屬電極10

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。

一、測試結構

如圖1～2所示，一種多晶硅熱膨脹系數在線測試結構的測試結構由兩個結構基本相同的上偏轉指針和下偏轉指針構成。其基本結構由一個水平的驅動梁、一個與驅動梁垂直的指針和兩個固定在襯底上的錨區構成，兩個錨區分別固定了驅動梁的一端和指針的一端。測試結構的主體由多晶硅材料制造。

如圖1所示上偏轉指針由下面幾部分組成：第一驅動梁2，其長度為L₂，在結構釋放后該梁將因殘余應力而發生初始伸縮；第一指針3，長度為L₁+L₄，L₄為兩個指針在垂直方向的重疊長度，遠小于L₁，所述第一驅動梁2和第一指針3垂直連接；還包括固定在絕緣襯底1上的第一錨區4和第二錨區5，該第一錨區4與第一驅動梁2一端連接，第二錨區5與第一指針3連接；在該第一錨區4和第二錨區5上均制作了金屬電極。整個結構除第一錨區4和第二錨區5外，第一指針3和第一驅動梁2均處于懸空狀態，目的是使驅動梁可以自由伸縮釋放殘余應力，使第一指針3可以旋轉。所述第一驅動梁2中心線與第二錨區5距離為L₅。