[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

技術領域

本發明涉及的是一種微機電系統材料參數在線測試技術，尤其涉及的是一種多晶硅斷裂強度的在線測試結構及其測試方法。?

背景技術

微機電器件MEMS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，即存在制造工藝過程不同，材料物理參數也會有不同的情況。?

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。多晶硅斷裂強度是該材料的重要物理參數，多晶硅斷裂強度可以通過制作測試樣品由專門的儀器進行離線測試，但也因此失去了實時性。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，及時地反映工藝控制水平，因此，在線測試成為工藝監控的必要手段。?

在線測試結構和材料物理參數的計算提取方法是實現在線測試的基本要素，測試完全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，可以得到材料的物理參數。通過熱膨脹所產生的拉力拉伸材料使之斷裂是進行多晶硅斷裂強度測試的一種常用方法。但是，定量計算材料的熱膨脹量需要知道材料的熱膨脹系數，而熱膨脹系數的具體數值也和制造工藝過程有關，因此，首先需要在線測試材料的熱膨脹系數，但目前存在的大多數熱膨脹系數在線測量方法存在精度低和穩定性差的問題。?

發明內容

發明目的：本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種多晶硅斷裂強度的在線測試結構及其測試方法，對測試結構進行簡單的電流激勵并測量相關電阻，將測量得到的相關電阻值代入計算公式，利用多個計算方程消去熱膨脹系數，最終得到多晶硅的斷裂強度。?

技術方案：本發明是通過以下技術方案實現的，本發明的測試結構包括第一測試單元、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、第一獨立錨區、第一多晶硅接觸塊、第一多晶硅指針和第一多晶硅膨脹條，其中：第一對固定錨區和第一獨立錨區分別固定在絕緣襯底上，第一多晶硅膨脹條的兩端分別固定在第一對固定錨區上，第一多晶硅指針的一端固定在第一多晶硅膨脹條中間，另一端懸空，第一多晶硅接觸塊位于第一多晶硅指針的懸空端且固定在第一獨立錨區上，第一多晶硅接觸塊、第一多晶硅指針和第一多晶硅膨脹條分別懸空；?

第二測試單元包括第二對固定錨區、第二獨立錨區、第二多晶硅接觸塊、第二多晶硅指針和第二多晶硅膨脹條，其中：第二對固定錨區和第二獨立錨區分別固定在絕緣襯底上，第二多晶硅膨脹條的兩端分別固定在第二對固定錨區上，第二多晶硅指針的一端固定在第二多晶硅膨脹條中間，另一端懸空，第二多晶硅接觸塊位于第二多晶硅指針的懸空端且固定在第二獨立錨區上，第二多晶硅接觸塊、第二多晶硅指針和第二多晶硅膨脹條分別懸空，第一多晶硅指針比第二多晶硅指針短；?

第三測試單元包括第三對固定錨區、第三獨立錨區、多晶硅驅動梁和多晶硅斷裂條；其中：第三對固定錨區和第三獨立錨區分別固定在絕緣襯底上，多晶硅驅動梁的兩端分別固定在第三對固定錨區上，多晶硅斷裂條的一端固定在多晶硅驅動梁的中間，另一端固定在第三獨立錨區多晶硅驅動梁和多晶硅斷裂條分別懸空。?

所述第一多晶硅膨脹條包括第一左支條和第一右支條，第一左支條和第一右支條的一端分別固定在第一對固定錨區上，另一端相互搭接，第一右支條位于第一左支條之上，第一左支條和第一右支條上分別設有第一狹長部位，第一多晶硅指針固定在第一左支條和第一右支條搭接處，第一多晶硅接觸塊位于第一多晶硅指針的左側。?

所述第二多晶硅膨脹條包括第二左支條和第二右支條，第二左支條和第二右支條的一端分別固定在第二對固定錨區上，另一端相互搭接，第二右支條位于第二左支條之上，第二左支條和第二右支條上分別設有第二狹長部位，第二多晶硅指針固定在第二左支條和第二右支條搭接處，第二多晶硅接觸塊位于第二多晶硅指針的左側。?

所述多晶硅驅動梁的兩端為驅動臂，驅動臂分別與第三對固定錨區相連。?

一種多晶硅斷裂強度的在線測試方法，包括以下步驟：?

(1)測量室溫下第一左支條和第一右支條上第一狹長部位的總電阻值R_A，測量室溫下多晶硅驅動梁兩端驅動臂的總電阻值R_B，測量室溫下第一對固定錨區之間的電阻值R_C，測量室溫下第三對固定錨區之間的電阻值R_E，?