多晶硅断裂强度的在线测试结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多晶硅断裂强度的在线测试结构，包括第一测试单元、第二测试单元、第三测试单元和绝缘衬底，所述第一测试单元、第二测试单元和第三测试单元设置在绝缘衬底上；对测试结构进行简单的电流激励并测量相关电阻，将测量得到的相关电阻值代入计算公式，利用多个计算方程消去热膨胀系数，最终得到多晶硅的断裂强度。本实用新型专利技术的测试过程简单，测试设备要求低，测试结构的加工过程与微机电器件MEMS同步，没有特殊加工要求，符合在线测试的要求，计算方法仅限于简单数学方程，测试与计算过程稳定，输出结果可靠。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是ー种微机电系统材料參数在线测试技木，尤其涉及的是ー种多晶硅断裂強度的在线测试结构。
技术介绍
微机电器件MEMS的性能与材料物理參数有密切的关系，而制造微机电器件的材料物理參数又与制造エ艺过程有关，即存在制造エ艺过程不同，材料物理參数也会有不同的情况。 多晶硅是制造微机电器件结构的重要的和基本的材料，通常通过化学气相沉积(CVD)方法制造得到。多晶硅断裂強度是该材料的重要物理參数，多晶硅断裂強度可以通过制作测试样品由专门的仪器进行离线测试，但也因此失去了实时性。微机电产品的制造厂商希望能够在エ艺线内通过通用的測量仪器进行在线测试，及时地反映エ艺控制水平，因此，在线测试成为エ艺监控的必要手段。在线测试结构和材料物理參数的计算提取方法是实现在线测试的基本要素，测试完全采用电学激励和电学测量的方法，通过电学量数值以及针对性的计算方法，可以得到材料的物理參数。通过热膨胀所产生的拉カ拉伸材料使之断裂是进行多晶硅断裂強度测试的ー种常用方法。但是，定量计算材料的热膨胀量需要知道材料的热膨胀系数，而热膨胀系数的具体数值也和制造エ艺过程有夫，因此，首先需要在线测试材料的热膨胀系数，但目前存在的大多数热膨胀系数在线测量方法存在精度低和稳定性差的问题。
技术实现思路
技术目的本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了ー种多晶硅断裂強度的在线测试结构，对测试结构进行简单的电流激励并测量相关电阻，将测量得到的相关电阻值代入计算公式，利用多个计算方程消去热膨胀系数，最終得到多晶硅的断裂強度。技术方案本技术是通过以下技术方案实现的，本技术的测试结构包括第一测试单元、第二测试单元、第三测试单元和绝缘衬底，所述第一测试单元、第二测试单元和第三测试单元设置在绝缘衬底上；所述第一测试单兀包括第一对固定锚区、第一独立锚区、第一多晶娃接触块、第一多晶硅指针和第一多晶硅膨胀条，其中第一对固定锚区和第一独立锚区分别固定在绝缘衬底上，第一多晶硅膨胀条的两端分别固定在第一对固定锚区上，第一多晶硅指针的一端固定在第一多晶硅膨胀条中间，另一端悬空，第一多晶硅接触块位于第一多晶硅指针的悬空端且固定在第一独立锚区上，第一多晶硅接触块、第一多晶硅指针和第一多晶硅膨胀条分别悬空；第二测试单元包括第ニ对固定锚区、第二独立锚区、第二多晶硅接触块、第二多晶硅指针和第二多晶硅膨胀条，其中第二对固定锚区和第二独立锚区分别固定在绝缘衬底上，第二多晶硅膨胀条的两端分别固定在第二对固定锚区上，第二多晶硅指针的一端固定在第二多晶硅膨胀条中间，另一端悬空，第二多晶硅接触块位于第二多晶硅指针的悬空端且固定在第二独立锚区上，第二多晶硅接触块、第二多晶硅指针和第二多晶硅膨胀条分别悬空，第一多晶硅指针比第二多晶硅指针短；第三测试单元包括第三对固定锚区、第三独立锚区、多晶硅驱动梁和多晶硅断裂条；其中第三对固定锚区和第三独立锚区分别固定在绝缘衬底上，多晶硅驱动梁的两端分别固定在第三对固定锚区上，多晶硅断裂条的一端固定在多晶硅驱动梁的中间，另一端固定在第三独立锚区多晶硅驱动梁和多晶硅断裂条分别悬空。所述第一多晶娃膨胀条包括第一左支条和第一右支条,第一左支条和第一右支条的一端分别固定在第一对固定锚区上，另一端相互搭接，第一右支条位于第一左支条之上，第一左支条和第一右支条上分别设有第一狭长部位，第一多晶硅指针固定在第一左支条和第一右支条搭接处，第一多晶硅接触块位于第一多晶硅指针的左側。所述第二多晶硅膨胀条包括第二左支条和第二右支条，第二左支条和第二右支条的一端分别固定在第二对固定锚区上，另一端相互搭接，第二右支条位于第二左支条之上，第二左支条和第二右支条上分别设有第二狭长部位，第二多晶硅指针固定在第二左支条和第二右支条搭接处，第二多晶硅接触块位于第二多晶硅指针的左側。所述多晶硅驱动梁的两端为驱动臂，驱动臂分别与第三对固定锚区相连。本技术的测试结构采用多个相互关联的热膨胀驱动测试单元，不需要材料的热膨胀系数，利用各测试单元测量參数的关联性计算得到多晶硅材料的断裂強度。热膨胀驱动的测试结构具有相同的热膨胀特性，同吋，测试结构可动部分的几何位移均为行程受限，并基于受限行程计算热膨胀所产生的应变。有益效果本技术相比现有技术具有以下优点本技术的测试过程简単，测试设备要求低，测试结构的加工过程与微机电器件MEMS同步，没有特殊加工要求，符合在线测试的要求，计算方法仅限于简单数学方程，测试与计算过程稳定，输出结果可靠。附图说明图I是测量第一左支条和第一右支条上第一狭长部位电阻的结构示意图；图2是测量多晶硅驱动梁两端驱动臂总电阻值的结构示意图；图3是本技术第一测试单元的结构示意图；图4是本技术第二测试单元的结构示意图；图5是本技术第三测试单元的结构示意图。具体实施方式下面对本技术的实施例作详细说明，本实施例在以本技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。如图3 5所示，本实施例的测试结构包括第一测试单元、第二测试单元、第三测试单元和绝缘衬底，所述第一测试单元、第二测试单元和第三测试单元设置在绝缘衬底上；第一测试单兀包括第一对固定锚区C-C、第一独立锚区D、第一多晶娃接触块101、第一多晶娃指针102和第一多晶娃膨胀条103,其中第一对固定锚区C-C和第一独立锚区D分别固定在绝缘衬底上，第一多晶硅膨胀条103的两端分别固定在第一对固定锚区C-C上，第一多晶娃指针102的一端固定在第一多晶娃膨胀条103中间，另一端悬空,第一多晶娃接触块101位于第一多晶娃指针102的悬空端且固定在第一独立锚区D上,第一多晶娃接触块101、第一多晶硅指针102和第一多晶硅膨胀条103分别悬空；第二测试单元包括第二对固定锚区E-E、第二独立锚区F、第二多晶硅接触块201、第二多晶硅指针202和第二多晶硅膨胀条203，其中第二对固定锚区E-E和第二独立锚区F分别固定在绝缘衬底上，第二多晶硅膨胀条203的两端分别固定在第二对固定锚区E-E上，第二多晶硅指针202的一端固定在第二多晶硅膨胀条203中间，另一端悬空，第二多晶硅接触块201位于第二多晶硅指针202的悬空端且固定在第二独立锚区F上，第二多晶硅接触块201、第二多晶硅指针202和第二多晶硅膨胀条203分别悬空，第一多晶硅指针102比第二多晶硅指针202短，第二测试单元和第一测试单元除了多晶硅指针的长度不同，其他结构和尺寸特征完全一致；第三测试单元包括第三对固定锚区G-G、第三独立锚区H、多晶硅驱动梁301和多晶硅断裂条302 ;其中第三对固定锚区G-G和第三独立锚区H分别固定在绝缘衬底上，多晶硅驱动梁301的两端为驱动臂303，驱动臂303分别与第三对固定锚区G-G相连，多晶硅断裂条302的一端固定在多晶硅驱动梁301的中间，另一端固定在第三独立锚区H，多晶硅驱动梁301和多晶硅断裂条302分别悬空。第一多晶硅膨胀条103包括第一左支条104和第一右支条105，第一左支条104和第一右支条105的一端分别固定在第一对固定锚区C-C上,另一端相互搭接,第一右支条105位于第一左支条104之上，第一左支条104和第一右支条105上分别设有第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅断裂强度的在线测试结构，其特征在于，包括第一测试单元、第二测试单元、第三测试单元和绝缘衬底，所述第一测试单元、第二测试单元和第三测试单元设置在绝缘衬底上； 所述第一测试单元包括第一对固定锚区(C-C)、第一独立锚区(D)、第一多晶硅接触块(101)、第一多晶硅指针(102)和第一多晶硅膨胀条(103)，其中第一对固定锚区(C-C)和第一独立锚区(D)分别固定在绝缘衬底上，第一多晶硅膨胀条(103)的两端分别固定在第一对固定锚区(C-C)上，第一多晶硅指针(102)的一端固定在第一多晶硅膨胀条(103)中间，另一端悬空，第一多晶硅接触块(101)位于第一多晶硅指针(102)的悬空端且固定在第一独立锚区(D)上，第一多晶硅接触块(101)、第一多晶硅指针(102)和第一多晶硅膨胀条(103)分别悬空； 第二测试单元包括第二对固定锚区(E-E)、第二独立锚区(F)、第二多晶硅接触块(201)、第二多晶硅指针(202)和第二多晶硅膨胀条(203)，其中第二对固定锚区(E-E)和第二独立锚区(F)分别固定在绝缘衬底上，第二多晶硅膨胀条(203)的两端分别固定在第二对固定锚区(E-E)上，第二多晶硅指针(202)的一端固定在第二多晶硅膨胀条(203)中间，另一端悬空，第二多晶硅接触块(201)位于第二多晶硅指针(202)的悬空端且固定在第二独立锚区(F)上，第二多晶硅接触块(201)、第二多晶硅指针(202)和第二多晶硅膨胀条(203)分别悬空，第一多晶硅指针(102)比第二多晶硅指针(202)短； 第三测试单元包括第三对固定锚区(G-G)、第三独立锚区(H)、多晶硅驱动梁(301)和多晶硅断裂条(302);其中第三对固定锚区(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟华，张卫青，周再发，刘海韵，蒋明霞，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：