[發明專利]多晶硅斷裂強度的在線測試結構及其測試方法

有效

• 申請號: 201210007367.7
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102590282A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 李偉華;張衛青;周再發;劉海韻;蔣明霞
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 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

1.一種多晶硅斷裂強度的在線測試結構，其特征在于，包括第一測試單元、第二測試單元、第三測試單元和絕緣襯底，所述第一測試單元、第二測試單元和第三測試單元設置在絕緣襯底上；

所述第一測試單元包括第一對固定錨區(C-C)、第一獨立錨區(D)、第一多晶硅接觸塊(101)、第一多晶硅指針(102)和第一多晶硅膨脹條(103)，其中：第一對固定錨區(C-C)和第一獨立錨區(D)分別固定在絕緣襯底上，第一多晶硅膨脹條(103)的兩端分別固定在第一對固定錨區(C-C)上，第一多晶硅指針(102)的一端固定在第一多晶硅膨脹條(103)中間，另一端懸空，第一多晶硅接觸塊(101)位于第一多晶硅指針(102)的懸空端且固定在第一獨立錨區(D)上，第一多晶硅接觸塊(101)、第一多晶硅指針(102)和第一多晶硅膨脹條(103)分別懸空；

第二測試單元包括第二對固定錨區(E-E)、第二獨立錨區(F)、第二多晶硅接觸塊(201)、第二多晶硅指針(202)和第二多晶硅膨脹條(203)，其中：第二對固定錨區(E-E)和第二獨立錨區(F)分別固定在絕緣襯底上，第二多晶硅膨脹條(203)的兩端分別固定在第二對固定錨區(E-E)上，第二多晶硅指針(202)的一端固定在第二多晶硅膨脹條(203)中間，另一端懸空，第二多晶硅接觸塊(201)位于第二多晶硅指針(202)的懸空端且固定在第二獨立錨區(F)上，第二多晶硅接觸塊(201)、第二多晶硅指針(202)和第二多晶硅膨脹條(203)分別懸空，第一多晶硅指針(102)比第二多晶硅指針(202)短；

第三測試單元包括第三對固定錨區(G-G)、第三獨立錨區(H)、多晶硅驅動梁(301)和多晶硅斷裂條(302)；其中：第三對固定錨區(G-G)和第三獨立錨區(H)分別固定在絕緣襯底上，多晶硅驅動梁(301)的兩端分別固定在第三對固定錨區(G-G)上，多晶硅斷裂條(302)的一端固定在多晶硅驅動梁(301)的中間，另一端固定在第三獨立錨區(H)，多晶硅驅動梁(301)和多晶硅斷裂條(302)分別懸空。

2.根據權利要求1所述的多晶硅斷裂強度的在線測試結構，其特征在于：所述第一多晶硅膨脹條(103)包括第一左支條(104)和第一右支條(105)，第一左支條(104)和第一右支條(105)的一端分別固定在第一對固定錨區(C-C)上，另一端相互搭接，第一右支條(105)位于第一左支條(104)之上，第一左支條(104)和第一右支條(105)上分別設有第一狹長部位(106)，第一多晶硅指針(102)固定在第一左支條(104)和第一右支條(105)搭接處，第一多晶硅接觸塊(101)位于第一多晶硅指針(102)的左側。

3.根據權利要求1所述的多晶硅斷裂強度的在線測試結構，其特征在于：所述第二多晶硅膨脹條(203)包括第二左支條(204)和第二右支條(205)，第二左支條(204)和第二右支條(205)的一端分別固定在第二對固定錨區(E-E)上，另一端相互搭接，第二右支條(205)位于第二左支條(204)之上，第二左支條(204)和第二右支條(205)上分別設有第二狹長部位(206)，第二多晶硅指針(202)固定在第二左支條(204)和第二右支條(205)搭接處，第二多晶硅接觸塊(201)位于第二多晶硅指針(202)的左側。

4.根據權利要求2所述的多晶硅斷裂強度的在線測試結構，其特征在于：所述多晶硅驅動梁(301)的兩端為驅動臂(303)，驅動臂(303)分別與第三對固定錨區(G-G)相連。

5.根據權利要求4所述的一種多晶硅斷裂強度的在線測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)測量室溫下第一左支條(104)和第一右支條(105)上第一狹長部位(106)的總電阻值R_A，測量室溫下多晶硅驅動梁(301)兩端驅動臂(303)的總電阻值R_B，測量室溫下第一對固定錨區(C-C)之間的電阻值R_C，測量室溫下第三對固定錨區(G-G)之間的電阻值R_E，

(2)對第一測試單元：在第一對固定錨區(C-C)之間施加電流，當左側的固定錨區和第一獨立錨區(D)之間的電阻由無窮大變為有限值，記錄此時第一對固定錨區(C-C)之間的電阻值R_CT，

同理，測量第二對固定錨區(E-E)之間的電阻值R_DT；

(3)對第三測試單元：在第三對固定錨區(G-G)之間施加電流，當其中任意一個固定錨區和第三獨立錨區(H)之間的電阻由有限值變為無窮大時，記錄此時第三對固定錨區(G-G)之間的電阻值R_ET；

(4)計算多晶硅的斷裂應變ε_E，

ϵE=-βx+β2x2+4β2ykE2β2y]]>

其中：x，y根據下面的公式求解得到，

x+y＝k_C

λx+λ²y＝k_D

λ=L2L1,]]>β=L3·L2L4·L5,]]>kC=RCT-RCRA,]]>kD=RDT-RCRA,]]>kE=RET-RERB,]]>

L1是第二多晶硅指針(202)的長度，L2是第一多晶硅指針(102)的長度，L3是第一左支條(104)上第一狹長部位(106)的長度，L4是第一多晶硅指針(102)和第一多晶硅接觸塊(101)的水平距離，L5是第一多晶硅指針(102)的旋轉中心點(107)和第一右支條(105)上第一狹長部位(106)的水平中心線之間的垂直距離；

(5)計算多晶硅的斷裂強度σ_BS：

σ_BS＝E_BSε_E

E_BS是多晶硅發生斷裂時的楊氏模量。