MEMS幾何學及電學PCM參數(shù)提取研究.pdf

1、微電子機械系統(tǒng)(MEMS)是近年來國際上興起的一個新的研究領(lǐng)域,是新一輪技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命。目前,世界各國對MEMS的投入力度在逐年增大,然而,MEMS的應用卻比預期的要慢,其中的重要原因之一是MEMS器件制造工藝的重復性及其監(jiān)控技術(shù)還未達到大規(guī)模生產(chǎn)水平,除了為數(shù)不多的MEMS產(chǎn)品進入市場外,有相當一部分MEMS器件依然停留在實驗室階段。MEMS表面微機械加工工藝開始于20世紀80年代,克服了體微機械加工工藝的諸多缺陷,基本工藝相對成熟且易

2、于與集成電路工藝兼容,成為當前最主要的MEMS加工工藝之一。在線測試是監(jiān)控工藝質(zhì)量,提高工藝重復性和生產(chǎn)效率的有效手段,因此,為MEMS表面加工工藝建立一套在線工藝控制監(jiān)視(PCM)系統(tǒng)具有重要的研究意義。一個完整的MEMS表面加工工藝PCM系統(tǒng)應當包括三個部分：電學參數(shù)提取、幾何學參數(shù)提取和材料特性參數(shù)提取。幾何學參數(shù)是工藝參數(shù)的重要組成部分,本論文的重點是幾何學參數(shù)的在線測試結(jié)構(gòu)模型建立和測試方法的研究。測試結(jié)構(gòu)、模型以及測試方法的

3、基本立足點是采用電激勵和電測量的完全電學方法,保持與材料電學參數(shù)測量方法的一致性,而電學參數(shù)的測試結(jié)構(gòu)已經(jīng)比較成熟。 本文首先介紹MEMS工藝參數(shù)在線測試技術(shù),指出了進行MEMS工藝參數(shù)在線提取研究的意義,隨后詳細介紹了MEMS表面加工工藝和需要測量的MEMS器件圖形的幾何學參數(shù)以及為了測量幾何學參數(shù)需要知道的基本電學參數(shù),并以典型的幾何學參數(shù)測試結(jié)構(gòu)為例說明了總體測試原則與方法。幾何學參數(shù)測試結(jié)構(gòu)的研究分為兩部分：橫向幾何學參

4、數(shù)和縱向幾何學參數(shù)。橫向幾何學參數(shù)的研究主要集中在目前比較薄弱的MEMS表面加工中的對準誤差電學測試方法,論文對MEMS表面加工工藝中不同材料層之間的對準誤差測試結(jié)構(gòu)進行了研究并給出了具體的測試結(jié)構(gòu)和方法；而縱向幾何學參數(shù)的研究主要是針對MEMS表面加工工藝中的薄膜厚度,包括多晶硅結(jié)構(gòu)層厚度和犧牲層厚度,因為這是決定MEMS器件性能的重要參數(shù),直接決定了MEMS器件的機構(gòu)性能和結(jié)構(gòu)的縱向移動范圍,因此對材料層厚度進行測試和工藝控制監(jiān)視是