多晶硅薄膜熱膨脹系數(shù)的電測試結(jié)構(gòu).pdf

1、表面工藝的MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))器件主要是由薄膜結(jié)構(gòu)組成,而薄膜材料的參數(shù)和體材料的參數(shù)大不相同。MEMS器件的尺寸一般在幾微米到幾百微米之間,如此小的尺寸使得器件的材料特性會(huì)隨著加工工藝的不同而有很大的不同。為正確地進(jìn)行器件設(shè)計(jì),必須掌握該尺度條件下材料的參數(shù),因此必須研究專門適用于MEMS薄膜材料參數(shù)測試的檢測結(jié)構(gòu)。多晶硅薄膜是MEMS薄膜的主要材料,對傳感器、執(zhí)行器性能具有重要影響的薄膜熱膨脹系數(shù)(TEC)是一個(gè)重要的材料參數(shù)

2、。本文就多晶硅薄膜材料熱膨脹系數(shù)的在線電測試結(jié)構(gòu)做了具體的研究和分析。 多晶硅薄膜熱膨脹系數(shù)的電測試結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于：(1)測試結(jié)構(gòu)的工藝必須與待測薄膜材料的加工工藝相兼容；(2)測試結(jié)構(gòu)必須提供與后端數(shù)據(jù)處理模塊相兼容的數(shù)據(jù)輸出接口；(3)測試結(jié)構(gòu)在滿足一定測試精度的前提下應(yīng)盡量簡單、盡量占用較少面積；(4)結(jié)構(gòu)對測試環(huán)境和測試儀器的要求不應(yīng)太高；(5)測量的過程中與其它不可確定參量的關(guān)聯(lián)程度應(yīng)越小越好,應(yīng)確保一定的測量獨(dú)立

3、性；(6)能夠?qū)崿F(xiàn)在線測試。 論文工作針對上述要求,提出了一種新的測試方法與技術(shù),設(shè)計(jì)了一種測試結(jié)構(gòu)和測試方法來測量多晶硅薄膜的熱膨脹系數(shù),建立的模型綜合考慮了對流散熱、輻射散熱以及薄膜向襯底的傳熱的影響。提取多晶硅薄膜電阻條在電流加熱后引起的電阻變化以及吸合(pull-in)電壓的變化,然后代入模型進(jìn)行計(jì)算,即可得到多晶硅薄膜的熱膨脹系數(shù)。利用Coventor和ANSYS軟件模擬驗(yàn)證了測試結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和模型建立的正確性。該