一种测试结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种测试结构，包括一对支撑部及连接于其之间的悬空部，所述悬空部包括：纵向相对设置的第一连杆及第二连杆，所述第一连杆与第二连杆内端分别垂直连接有可在应力作用下相对移动的第一测量部及第二测量部，所述第一测量部与第二测量部相向的一面均设置有若干均匀间隔排列的齿状凸点；所述第一连杆与第二连杆外端的左右两侧分别交错连接有一对第一桥线及一对第二桥线，所述第一桥线与第二桥线分别通过第一侧翼部及第二侧翼部与所述支撑部连接；其中，该一对第二桥线的位置与一对第一桥线的位置中心对称。本实用新型可实现薄膜应力的标准化量测，避免人为的误差；可应用自动化的机台进行量测，读数、操作简便，适合大量生产。
【专利说明】一种测试结构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于半导体制造领域，涉及一种测试结构。
【背景技术】
[0002]微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。它是以半导体制造技术为基础发展起来的。MEMS技术采用了半导体技术中的光刻、腐蚀、薄膜等一系列的现有技术和材料，因此从制造技术本身来讲，MEMS中基本的制造技术是成熟的。但MEMS更侧重于超精密机械加工，并要涉及微电子、材料、力学、化学、机械学诸多学科领域。目前存在很多种类的MEMS应用，比如MEMS陀螺仪、微镜、RF、微探针、压力传感器和一些IR传感器，MEMS微流体和微冷却等应用也即将上马。
[0003]在MEMS器件中，大多数都是3D器件，所以需要在线(Inline)对这些3D器件进行监测来评估工艺的稳定性。
[0004]现有技术中，3D测试设备大多都是手工(Manual)机台，无法自动装载(Load)及卸载(Unload)晶圆。同时，3D测试机台由于量测范围广，导致量测时间久，对于有排队时间(Qtime, queue time)控制的工艺影响很大,排队时间过长容易导致良率及可靠性问题等。另夕卜，3D测试机台大多无法自动读取数据，需要人工手动输入测试数值，建立图表(Chart)。这些都导致MEMS器件量测效率低下。
[0005]现有技术中实用人工机台Wyko9300量测3D的MEMS结构，人工手动的装载/卸载晶圆容易导致晶圆滑片、掉落的现象，人工手动的量测容易发生找测试结构(Testkey)困难，量测时间久。量测完，需要人工定位测试结构的被测点，读取数据，容易导致人为误差。
[0006]因此，提供一种测试结构以在线监测MEMS工艺参数、简化量测步骤、提高量测精度以提高产能实属必要。
实用新型内容
[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种测试结构，用于解决现有技术中通过手工机台量测3D的MEMS器件导致量测时间久、量测完需要人工定位测试结构的被测点，容易导致人为误差的问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种测试结构，包括一对支撑部及连接于该一对支撑部之间的悬空部，所述悬空部包括:
[0009]纵向相对设置的第一连杆及第二连杆；所述第一连杆与第二连杆内端分别垂直连接有可在应力作用下相对移动的第一测量部及第二测量部，所述第一测量部与第二测量部相向的一面均设置有若干均匀间隔排列的齿状凸点；
[0010]所述第一连杆外端的左右两侧交错连接有一对第一桥线，所述第一桥线通过第一侧翼部与所述支撑部连接；
[0011]所述第二连杆外端的左右两侧交错连接有一对第二桥线，所述第二桥线通过第二侧翼部与所述支撑部连接；其中，该一对第二桥线的位置与一对第一桥线的位置中心对称。
[0012]可选地，相邻两个齿状凸点之间的距离与所述齿状凸点的横向宽度相等。
[0013]可选地，所述第一测量部上的齿状凸点与所述第二测量部上的齿状凸点相对。
[0014]可选地，所述第一测量部上的齿状凸点与所述第二测量部上的齿状凸点之间的间隙相对。
[0015]可选地，所述齿状凸点在水平面上的投影为方形、梯形或三角形。
[0016]可选地，所述悬空部的材料包括SiGe。
[0017]可选地，一对所述支撑部分立设置于所述悬空部两侧。
[0018]可选地，一对所述支撑部相连且包围所述悬空部。
[0019]如上所述，本实用新型的一种测试结构，具有以下有益效果:本实用新型的测试结构可放置于晶圆的切割道(Scribel ine)上，通过对测试结构中的每一个齿状凸点设定相应的标准应力值(spec)，从而可以根据所述测量部偏移几个齿状凸点来判断器件释放后悬空结构薄膜中应力值，实现三维MEMS结构制作工艺的在线监测，评估工艺的稳定性。通过本实用新型的测试结构可实现标准化量测，避免人为的误差；可应用自动化的机台进行量测，例如使用光学显微镜取代操作复杂的三维轮廓(3D profi Ie)测试机台，通过光学显微镜图片即可快速看出所述测量部的偏移量，得到相应的薄膜应力值，读数、操作简便，适合大量生产并提高产能。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1显示为本实用新型的测试结构的俯视结构示意图。
[0021]图2显示为第一测量部上的齿状凸点与第二测量部上的齿状凸点相对的示意图。
[0022]图3显示为第一测量部与第二测量部上的齿状凸点在水平面上投影为梯形的示意图。
[0023]图4显示为第一测量部与第二测量部上的齿状凸点在水平面上投影为三角形的示意图。
[0024]图5显示为一对支撑部相连且包围所述悬空部的示意图。
[0025]图6显示为本实用新型的测试结构的第一测量部及第二测量部在应力作用下相对移动的示意图。
[0026]元件标号说明
[0027]I 支撑部
[0028]2 悬空部
[0029]201 第一连杆
[0030]202 第二连杆
[0031]203第一测量部
[0032]204第二测量部
[0033]205齿状凸点
[0034]206 第一桥线
[0035]207 第一侧翼
[0036]208 第二桥线
[0037]209 第二侧翼
【具体实施方式】
[0038]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0039]请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0040]本实用新型提供一种测试结构，请参阅图1，显示为该测试结构的俯视结构示意图，包括一对支撑部I及连接于该一对支撑部I之间的悬空部2，所述悬空部2包括:
[0041]纵向相对设置的第一连杆201及第二连杆202 ;所述第一连杆201与第二连杆202内端分别垂直连接有可在应力作用下相对移动的第一测量部203及第二测量部204，所述第一测量部203与第二测量部204相向的一面均设置有若干均勻间隔排列的齿状凸点205 ；
[0042]所述第一连杆201外端的左右两侧交错连接有一对第一桥线206，所述第一桥线206通过第一侧翼部207与所述支撑部I连接；
[0043]所述第二连杆202外端的左右两侧交错连接有一对第二桥线208，所述第二桥线208通过第二侧翼部209与所述支撑部I连接；其中，该一对第二桥线208的位置与一对第一桥线206的位置中心对称。
[0044]所述悬空部2为薄膜状，所述齿状凸点201的作用是作为刻度，衡量所述悬空部释放后薄膜层中的应力值。
[0045]作为示例，相邻两个齿状凸点205之间的距离与所述齿状凸点的横向宽度相等。所述第一测量部203上的齿状凸点205可以与所述第二测量部204上的齿状凸点205之间的间隙相对，即错开排列，如图1所示。在另一实施例中，所述第一测量部203上的齿状凸点205也可以与所述第二测量部204上的齿状凸点205直接相对，如图2所示。
[0046]具体的，所述齿状凸点201在水平面上的投影包括但不限于方形、梯形或三角形等，其中，图2、图3、图4分别显示为所述齿状凸点201在水平面上的投影为方形、梯形及三角形时的示意图。
[0047]本实施例中，一对所述支撑部I分立设置于所述悬空部2两侧，如图1所示。在另一实施例中，一对所述支撑部I可以相连且包围所述悬空部2，如图5所示。
[0048]作为示例，所述悬空部2的材料以SiGe (锗硅)为例。在CMOS上制作MEMS通常使用多晶锗硅(poly-SiGe)作为MEMS构建材料。由于其热特性兼容CMOS后端处理工艺，因此这种材料被认为是对CMOS有益的。当然在其它实施例中，所示悬空部2也可以为其它半导体材料。在实际应用中，所述悬空部2的材料与要测试的MEMS器件应力层的材料一致。
[0049]本实用新型的测试结构(Test Key)可以设置于晶圆的横向切割道(Scribeline)上，用于监测在线监测MEMS器件的制作工艺，评估工艺稳定性。由于MEMS器件在释放后，MEMS结构层会由于应力而出现形变，其中，MEMS结构层中的应力需要控制在一定范围内，利用本实用新型的测试结构可以实现薄膜应力的标准化量测，具体方法如下:
[0050]当释放MEMS器件时候的同时采用相同的工艺条件将本测试结构中的悬空部释放，使其悬空，例如通过湿法腐蚀去除所述悬空部下方的牺牲层使所述悬空部释放，所述牺牲层可以为二氧化硅等材料。由于材料、工艺条件一致，所述悬空部的应力可以反映MEMS结构层中的应力。如图6所示，应力使得所述悬空部产生形变，一对第一侧翼部207的应力通过一对第一桥线206施加于所述第一连杆201上，由于一对第一桥线交错连接于所述第一连杆外端的左右两端，使得力矩不一致，导致所述第一连杆倾斜。同理，所述第二连杆也在应力作用下倾斜。由于一对第二桥线208的位置与一对第一桥线206的位置中心对称，因此所述第二连杆与所述第一连杆的倾斜方向相反，使得所述第一测量部203与所述第二测量部204错开，且错开的量可通过所述齿状凸点的数目来衡量。
[0051]当本实用新型的测试结构处于释放状态时，在应力作用下，第一测量部与第二测量部相对移动，所述齿状凸点可以作为刻度，通过偏移几格刻度来评估应力是否在预先设定的标准应力值(spec)范围内。
[0052]本实用新型可以简化MEMS结构应力的测试过程，通过光学显微镜图片即可快速、直观的得到薄膜应力值，实现标准化测量，读数方便，精度高。
[0053]综上所述，本实用新型的测试结构可放置于晶圆的切割道(Scribel ine)上，通过对测试结构中的每一个齿状凸点设定相应的标准应力值(spec)，从而可以根据所述测量部偏移几个齿状凸点来判断器件释放后悬空结构薄膜中应力值，实现三维MEMS结构制作工艺的在线监测，评估工艺的稳定性。通过本实用新型的测试结构可实现标准化量测，避免人为的误差；可应用自动化的机台进行量测，例如使用光学显微镜取代操作复杂的三维轮廓(3D profi Ie)测试机台，通过光学显微镜图片即可快速看出所述测量部的偏移量，得到相应的薄膜应力值，读数、操作简便，适合大量生产并提高产能。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0054]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种测试结构，包括一对支撑部及连接于该一对支撑部之间的悬空部，其特征在于，所述悬空部包括: 纵向相对设置的第一连杆及第二连杆；所述第一连杆与第二连杆内端分别垂直连接有可在应力作用下相对移动的第一测量部及第二测量部，所述第一测量部与第二测量部相向的一面均设置有若干均匀间隔排列的齿状凸点； 所述第一连杆外端的左右两侧交错连接有一对第一桥线，所述第一桥线通过第一侧翼部与所述支撑部连接； 所述第二连杆外端的左右两侧交错连接有一对第二桥线，所述第二桥线通过第二侧翼部与所述支撑部连接；其中，该一对第二桥线的位置与一对第一桥线的位置中心对称。
2.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于:相邻两个齿状凸点之间的距离与所述齿状凸点的横向宽度相等。
3.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于:所述第一测量部上的齿状凸点与所述第二测量部上的齿状凸点相对。
4.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于:所述第一测量部上的齿状凸点与所述第二测量部上的齿状凸点之间的间隙相对。
5.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于:所述齿状凸点在水平面上的投影为方形、梯形或三角形。
6.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于:所述悬空部的材料包括SiGe。
7.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于:一对所述支撑部分立设置于所述悬空部两侧。
8.根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于:一对所述支撑部相连且包围所述悬空部。
【文档编号】B81C99/00GK204097076SQ201420287577
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】郑超, 王伟 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司