[發明專利]微機電工藝監控結構和監控方法有效

申請號：	201310330849.0	申請日：	2013-07-31
公開（公告）號：	CN103389428A	公開（公告）日：	2013-11-13
發明（設計）人：	汪建平;鄧登峰;胡鐵剛	申請（專利權）人：	杭州士蘭微電子股份有限公司
主分類號：	G01R31/00	分類號：	G01R31/00;G01N27/60
代理公司：	上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237	代理人：	鄭瑋
地址：	310012***	國省代碼：	浙江;33
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摘要：
搜索關鍵詞：	微機工藝監控結構方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及微機電技術領域，特別涉及一種微機電工藝監控結構和監控方法。

背景技術

現有技術中的微機電（MEMS）裝置，例如加速度計、陀螺儀等傳感器，它們包括固定在襯底上的錨點、彈性梁、可動質量塊以及電極等單元。表面工藝是微機電常用的制造工藝，為保證微機電的可靠性，需要對這些單元的制造工藝波動進行精確監控。

采用表面工藝制作的微機電慣性傳感器以硅片為襯底，通過多次薄膜淀積和圖形加工制備三維微機械結構。常用的薄膜層材料有：多晶硅、氮化硅、二氧化硅和金屬。典型的工藝步驟包括：襯底準備，一次氧化形成絕緣層，淀積形成第一層多晶硅層，刻蝕第一層多晶硅層形成電極和互連線，二次氧化形成犧牲層，刻蝕犧牲層形成通孔，淀積形成第二層多晶硅層，淀積形成金屬層，刻蝕金屬層形成互連線，刻蝕第二層多晶硅層形成機械結構圖形，去除犧牲層形成可動結構單元。

對第一層多晶硅層及第二層多晶硅層的刻蝕（統稱為多晶硅刻蝕）一般采用干法刻蝕，去除犧牲層的方法一般是采用氫氟酸（HF）進行熏蒸。微機電表面工藝中多晶硅刻蝕量和犧牲層熏蒸量是影響微機電可靠性最重要的環節。現有的對刻蝕量及熏蒸量的評估主要是通過對所制造的結構作切片處理后再在顯微鏡下觀察得出，不僅費時而且難以對片上均勻性問題進行評估，因而影響所制作的微機電的可靠性。為確保微機電的可靠性，必須具有經濟實用且可靠的監控方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微機電工藝監控結構和監控方法，以解決現有的微機電工藝監控方法費時且可靠性不高的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種微機電工藝監控結構，所述微機電工藝監控結構包括：襯底；位于所述襯底上的絕緣層；位于所述絕緣層上的第一層多晶硅層；位于所述第一層多晶硅層上的犧牲層；位于所述犧牲層上的固定質量塊；及通過懸掛元件懸掛于所述固定質量塊上的可動質量塊；其中，所述固定質量塊及可動質量塊的數量均為多個，且一一對應；當進行監控時，一參數分析儀的一端連接所述第一層多晶硅層，另一端依次連接多個固定質量塊，根據所述參數分析儀所測得的參數值，判斷微機電工藝的可靠性。

可選的，在所述的微機電工藝監控結構中，進行下列監控中的任意一種或幾種:

當所述參數分析儀從某個固定質量塊開始均能測出電流，則判定該固定質量塊對應的可動質量塊的W1值的一半為犧牲層的熏蒸量；

當所述參數分析儀從某個固定質量塊開始能測出電流，且比該固定質量塊對應的可動質量塊的W1值小的結構有的能測出電流，有的不能測出電流，則判定犧牲層上存在污染；

當所述參數分析儀從某個固定質量塊開始均能測出電流，且晶圓上不同位置最先測出電流的固定質量塊對應的可動質量塊的W1值不同，則判定晶圓上不同位置的犧牲層的熏蒸量不均勻；

當所述參數分析儀從某個固定質量塊開始均能測出電流，且晶圓上不同位置的固定質量塊對應的可動質量塊的W1值相同的情況下，對應的吸合電壓值不同，則判定多晶硅的刻蝕量不均勻。

可選的，在所述的微機電工藝監控結構中，所述可動質量塊的形狀為梳齒結構。

可選的，在所述的微機電工藝監控結構中，多個可動質量塊依次排列；且多個可動質量塊的橫條寬度W1遞減，多個可動質量塊的橫條間距W2相同。

可選的，在所述的微機電工藝監控結構中，所述可動質量塊的形狀為帶釋放孔的平板結構。

可選的，在所述的微機電工藝監控結構中，多個可動質量塊依次排列；且多個可動質量塊的釋放孔間距W1遞減；多個可動質量塊的釋放孔寬度W2相同。

可選的，在所述的微機電工藝監控結構中，所述可動質量塊與第一層多晶硅層之間的吸合電壓為5V～10V。

本發明還提供一種微機電工藝監控方法，所述微機電工藝監控方法包括：

步驟1：提供如上任意一項所述的微機電工藝監控結構；