[发明专利]一种多晶硅压阻系数测试结构与方法

说明书

一种多晶硅压阻系数测试结构，包括多晶硅电阻，薄膜，衬底，腔体；其中：多晶硅电阻位于薄膜上面，保证每个电阻只受到单一应力分量作用，薄膜为硅或者氧化硅薄膜，外力作用在薄膜上，通过薄膜的应力和压阻效应，改变多晶硅电阻的电阻值；衬底为硅晶圆是测试结构的基底件。一种多晶硅压阻系数测试结构的测试方法，通过对测试结构时间外部应力或者改变温度,使得薄膜受力发生变化，多晶硅电阻阻值发生变化，通过单一电阻阻值变化可以计算出电阻所对应的压阻系数分量。本发明的优点：本发明所述的多晶硅压阻系数测试结构与方法，在MEMS传感器领域中，实现了精准有效的测试多晶硅的压阻系数，解决了传统方案的不足，提升了精度和可靠性。

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别涉及了一种多晶硅压阻系数测试结构与方法。

背景技术

在MEMS传感器领域中，很多器件都是利用半导体材料的压阻效应进行工作，所谓压阻效应就是在外力的作用下，材料的电阻率发生变化的物理现象，其中表征压阻效应的参数是材料的压阻系数。MEMS 行业内，比较常用的压阻材料主要有单晶硅与多晶硅，单晶硅材料的压阻系数主要与材料本省特性有关，如掺杂和晶向等参数。而且单晶硅材料的压阻系数是已知的、可以预测的。而多晶硅材料的压阻系数与多晶硅晶粒的大小、方向、边界、生长方向有关，这些参数都是与多晶硅制作工艺相关。目前并没有一个有效的测试方法来测试多晶硅的压阻系数。目前只有通过XRD技术来评估多晶硅晶粒方向的方法，这种方法并不能给出压阻系数的数值。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前的不足，特提供了一种多晶硅压阻系数测试结构与方法。

本发明提供了一种多晶硅压阻系数测试结构，其特征在于：所述的多晶硅压阻系数测试结构，包括多晶硅电阻1，薄膜2，衬底3，腔体4；

其中：多晶硅电阻1位于薄膜2上面，保证每个电阻只受到单一应力分量作用，薄膜2为硅或者氧化硅薄膜，外力作用在薄膜2上，通过薄膜2的应力和压阻效应，改变多晶硅电阻1的电阻值；衬底3 为硅晶圆，测试结构的基底件，腔体4为长方体结构，内部保持有一定压力，密封的腔体4中的压力是已知的。

所述的薄膜2为正方形悬浮薄膜，边长为L；多晶硅电阻1的位置位于正方形薄膜对角线距离最近定点1/4边长的位置，多晶硅电阻 1方向平行于一条对角线。

所述的多晶硅电阻1为2-8个。

所述的多晶硅电阻1形状为条形电阻或交叉型电阻；交叉型电阻由于交叉角度为90度，在同一电阻上，根据不同电学配置，在同一电阻上测量不同压阻系数分量；交叉型电阻有4个电学连接，分别为 5、6、7、8，连接不同的电阻连接端子会在同一电阻上测试不同的压阻系数分量。如5、7连接，可以测试纵向压阻分量π_l；6、8连接可以测试横向压阻系数分量π_t。

一种多晶硅压阻系数测试结构的测试方法，其特征在于：通过对测试结构时间外部应力或者改变温度。使得薄膜2受力发生变化，由于多晶硅电阻1的压阻效应，多晶硅电阻阻值发生变化，由于电阻的特殊位置，每个电阻只受到单一应力分量的作用，通过单一电阻阻值变化可以计算出电阻所对应的压阻系数分量。

单独测量掺杂多晶硅2个压阻系数分量的测试结构和技术。这种技术包括了建立一个正方形悬浮薄膜，至少2个电阻，每个电阻必须是正方形对角线方向，位于特殊的位置，确保每一个电阻只受到横向或纵向应力影响。电阻方向与正方形边长成45度角，并且位于对角线上。4个电阻，每一个电阻有合适位置，为了补偿工艺公差，也可以由其他数量的电阻。交叉型电阻结构，交叉型电阻放置在合适位置，可以提供灵敏度。可以有4个交叉型电阻，为了增加工艺公差的精度和可靠性。悬浮薄膜在密封的腔室上，密封的腔室中的压力是已知的。

压阻系数介绍：