[实用新型]MEMS结构缺陷的晶圆级自动检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种自动检测系统，尤其是一种MEMS结构缺陷的晶圆级自动检测系统，属于MEMS传感器检测的技术领域。

背景技术

随着物联网技术的发展，需要大量的传感器对不同类型的数据进行采集，因此采用批量微纳制造技术进行MEMS传感器的生产有着重要的意义。其中，MEMS传感器的封装在整个MEMS器件中占有40%至80%的成本。对于MEMS传感器的使用或封装成本来说，一方面可以通过降低封装本身成本的方法来降低MEMS传感器进入市场的门槛；另一方面可以改进与提升MEMS传感器的检测效率与准确度，避免在制造过程中产生缺陷的器件进入后续的封装环节，从而浪费资源。

根据目前的研究成果，MEMS结构中通常存在的缺陷有：可动部件的粘附、器件上的微粒污染、结构的分层、疲劳产生的裂纹、应力梯度产生的翘曲以及腐蚀和结构断裂等。在传统的集成电路生产制造领域，已经有了较完善的芯片检测系统，但由于MEMS的三维结构及其可动的特点，无法用传统的集成电路检测设备对其进行全面的检测，特别是对MEMS三维结构内部的检测以及动态特性的测试。当前，一方面通常使用扫描电子显微镜来对MEMS的三维结构进行静态检测，判断结构中是否存在缺陷；另一方面可以使用多普勒振动测量系统对MEMS悬臂等可动结构进行动态测试。

例如，东南大学的唐洁影等人于2007年提出了一种使用多普勒仪测振系统对MEMS微梁结构粘附特性进行检测的方法，该方法使用多普勒仪的函数发生器加载扫频信号驱动样品振动，并将激光束聚焦在被测结构上，最后将测得的结构振动幅频特性与理论值进行比较，从而判断该结构中是否存在粘附缺陷。2009年，南京师范大学的戎华等人发明了一种在线测量MEMS薄膜应力梯度的方法，该方法通过使用非接触的光学干涉方法测量薄膜的曲率半径，再通过薄膜材料的杨氏模量、泊松比等参数反推其中的应力梯度。2010年，中北大学的薛晨阳等人使用红外干涉技术队MEMS器件的表面形貌进行测量，能够评估MEMS器件表面的粗糙度等参数。

分析上述研究背景可知，目前针对MEMS结构的测量方法中不乏静态与动态的方案，但他们所共同拥有的不足在于：检测功能单一、自动化程度低、检测范围小等，这些不足使得这些方法仅能够在实验室中使用，无法应用于大规模的MEMS生产线。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种MEMS结构缺陷的晶圆级自动检测系统，其能实现非接触式无损检测，自动化程度高，，检测效率及检测精度高，降低MEMS产品的检测成本。

按照本实用新型提供的技术方案，所述MEMS结构缺陷的晶圆级自动检测系统，包括控制计算机及用于放置待测晶圆的晶圆平台，所述晶圆平台通过晶圆平台控制器与控制计算机相连；所述晶圆平台上放置有探针台，所述探针台通过探针台控制器与控制计算机相连；所述控制计算机还与用于获取固有频率及图像的测试模块电连接。

所述测试模块包括表面形貌仪及激光测振仪。

本实用新型的优点：

1、本实用新型提出的MEMS器件的晶圆级自动检测系统为晶圆级自动检测系统，能够实现大范围MEMS器件的自动检测，检测无需接触MEMS结构，可以保证MEMS结构完好，节省人力，提升检测的准确度与效率。

2、本实用新型提出的MEMS器件的晶圆级自动检测方法能够同时或分别对MEMS结构的多种缺陷情况进行检测，其中静态检测基于表面形貌图像对比原理，动态检测基于激光测振频率对比原理；自动化程度高，，检测效率及检测精度高，降低MEMS产品的检测成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型的检测流程图。

图3为现有标准样品及承载衬底的结构示意图。

图4为发生竖直方向粘附缺陷的MEMS结构的示意图。

图5为发生翘曲缺陷的MEMS结构的示意图。

图6为发生水平方向粘附缺陷及材料冗余的MEMS结构的示意图。

图7为表面发生裂纹缺陷、凸起缺陷及凹陷缺陷的MEMS结构的示意图。

图8为内部发生裂纹缺陷、凸起缺陷及凹陷缺陷的MEMS结构的示意图。

图9为本实用新型得到标准样品二维彩色图像的示意图。

图10为本实用新型得到待测样品二维彩色图像的示意图。

图11为本实用新型待测样品二维彩色图像与标准样品二维彩色图像对比后的结果图像。