CN104007147B - 高深宽比微结构中底部电极表面的检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高深宽比微结构中底部电极表面检测的装置和检测方法，其中，所述装置包括该高深宽比微结构包括：至少一个高深宽比结构，与每个高深宽比结构对应的一个底部电极和一个引出电极，底部电极与引出电极相连，所述装置还包括：围堰、导电溶液、公共电极、测试电极和测试系统，其中，围堰位于高深宽比微结构上，并与高深宽比微结构配合形成容器，导电溶液盛放与围堰与高深宽比微结构形成的容器中，公共电极位于导电溶液中，测试电极与引出电极连接，测试系统连接于公共电极和测试电极之间。本发明能够检测到底部电极表面用肉眼无法观测到的表面残留物，检测装置结构简单，检测方法易于操作。

Description

高深宽比微结构中底部电极表面的检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种高深宽比微结构中底部电极表面的检测装置和检测方法。

背景技术

随着微机电系统(MicroElectroMechanical，MEMS)的发展，对微结构所提出的要求也越来越高，高深宽比微细结构(HighAspectRatioMicroStructures，HARMS)就是其中关键之一，加工出HARMS可以使得微器件的性能，如驱动力、使用频率范围、灵敏度和位移量得到提高。HARMS通常是指深宽比大于2:1的，宽度小于100微米的三维微结构。

图1是现有技术中高深宽比微结构的结构图，参见图1，该高深宽比微结构包括衬底11和基材12，基材12位于衬底11上，基材12中设置有至少一高深宽比结构13，与每个高深宽比结构13对应一个底部电极14和一个引出电极15，底部电极14和引出电极15相连，底部电极14位于衬底11的上表面，引出电极15位于衬底11的下表面。

具有高深宽比微结构中底部电极14的表面必须清洁干净，当底部电极14表面有残留的有机物时会导致底部电极表面阻抗过高，甚至底部电极14本身被绝缘，导致测量信号的大幅度衰减，甚至对于微弱信号会无法测量。因此，在加工完成后，需要对高深宽比微结构中底部电极14表面的清洁情况进行检测，现有技术中一般在显微镜下用肉眼进行检测，然而有些有机物是透明的，因此，简单的光学检测不能有效检测到底部电极表面的清洁状况。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种高深宽比微结构中底部电极表面的检测装置和检测方法，以解决光学检测不能有效检测到底部电极表面的清洁状况的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种高深宽比微结构中底部电极表面检测装置，该高深宽比微结构包括：至少一个高深宽比结构，与每个所述高深宽比结构对应的一个底部电极和一个引出电极，且所述底部电极与所述引出电极相连，

所述装置还包括：

围堰，位于所述高深宽比微结构上，并与所述高深宽比微结构配合形成容器；

导电溶液，盛放于所述围堰与所述高深宽比微结构形成的容器中；

公共电极，部分浸在所述导电溶液中；

测试电极，与所述任意一个引出电极连接；

测试系统，连接于所述公共电极和所述测试电极之间；

其中，所述底部电极、引出电极、导电溶液、公共电极、测试电极和测试系统组成导电回路。

进一步地，所述导电溶液为电解质溶液。

进一步地，所述测试电极能任意移动以实现对所有底部电极的表面进行检测。

进一步地，所述测试系统至少包括电流表和电源，所述电流表和所述电源串联连接。

进一步地，所述围堰由橡皮泥粘贴于所述高深宽比微结构上来形成；或者

所述围堰由夹具压在所述高深宽比微结构上来形成。

第二方面，本发明实施例提供了一种高深宽比微结构中底部电极表面检测方法，所述方法包括：

根据所述底部电极、引出电极、导电溶液、公共电极、测试电极和测试系统组成导电回路，所述测试系统测量所述高深宽比微结构的导电回路中的电流值或所述高深宽比微结构中底部电极表面的电阻值；

将所述高深宽比微结构的导电回路中的电流值与标定基片的导电回路中的电流值相比较或者将所述高深宽比微结构中底部电极表面的电阻值与标定基片中底部电极表面的电阻值相比较；

当所述高深宽比微结构的导电回路中的电流值小于所述标定基片的导电回路中的电流值时，判定所述高深宽比微结构中底部电极的表面洁净度差；或者

当所述高深宽比微结构中底部电极表面的电阻值大于所述标定基片中底部电极表面的电阻值时，判断所述高深宽比微结构中底部电极的表面洁净度差。

进一步地，在根据所述底部电极、引出电极、导电溶液、公共电极、测试电极和测试系统组成导电回路，所述测试系统测量所述高深宽比微结构的导电回路中的电流值或所述高深宽比微结构中底部电极表面的电阻值之前，所述方法还包括：

对带有围堰的高深宽比微结构进行等离子处理；

将导电溶液注入所述等离子处理后的所述围堰和高深宽比微结构形成的容器中。

进一步地，所述标定基片中底部电极的大小与所述高深宽比微结构中底部电极的大小相同。

进一步地，高深宽比微结构中导电回路中的电流值或底部电极表面的电阻值测量时所用的导电溶液与所述标定基片的导电回路中的电流值或底部电极表面的电阻值测量时所用的导电溶液相同。

进一步地，所述高深宽比微结构中导电回路中的电流值或底部电极表面的电阻值的测量环境与所述标定基片的导电回路中的电流值或底部电极表面的电阻值的测量环境相同。

本发明实施例提供的高深宽比微结构中底部电极表面检测装置和方法，通过底部电极、引出电极、导电溶液、公共电极、测试电极和测试系统组成一个导电回路，通过测试系统可以测量所述导电回路中的电流值，也可以测量底部电极表面的电阻值，根据所述电阻值或电流值来判断底部电极表面是否清洁干净，由此，能够检测到底部电极表面用肉眼无法观测到的表面残留物，且该检测装置结构简单，检测方法易于操作，从而有效检测高深宽比微结构中底部电极表面的清洁状况。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：

图1是现有技术中高深宽比微结构的结构图；

图2是本发明实施例一提供的一种高深宽比微结构中底部电极的表面检测装置的结构图；

图3是本发明实施例一中标定基片中底部电极表面的测量装置的结构图；

图4是本发明实施例二提供的一种高深宽比微结构中底部电极的表面检测方法的流程图；

图5是本发明实施例二提供的一种标定基片中底部电极的表面检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

实施例一

图2是本发明实施例一提供的一种高深宽比微结构中底部电极的表面检测装置的结构图，参见图2，该高深宽比微结构包括衬底和基材，基材中设置有至少一个高深宽比结构21，与每个所述高深宽比结构21对应的一个底部电极22和一个引出电极23，底部电极22和引出电极23相连，所述底部电极22位于衬底的上表面，引出电极23位于衬底的下表面，该高深宽比微结构还包括围堰24、导电溶液25、公共电极26、测试电极27和测试系统28。

所述围堰24位于所述高深宽比微结构上，并与所述高深宽比微结构配合形成容器，使得所述高深宽比微结构的正面浸泡在所述导电溶液25中，其中，所述高深宽比微结构的正面是指底部电极22朝向所述高深宽比结构21的一面，也就是所述衬底的上表面。

在本实施例中，所述围堰24可以由橡皮泥粘贴于所述高深宽比微结构上来形成，与该高深宽比微结构形成容器，所述围堰24也可以由夹具压于该高深比微结构的基材上来形成，也可以夹于该高深宽微结构基材的侧面与该高深宽比微结构形成容器，从而使得所述高深宽比微结构的正面浸泡在导电溶液中。

所述导电溶液25盛放于所述围堰24与所述高深宽比微结构形成的容器中，其中，所述导电溶液25优选的为电解质溶液，更优选的，所述电解质溶液为高导电性的电解质溶液，该高导电性由电解质溶液的浓度和所述电解质溶液中的离子类型来决定，该高导电性的电解质溶液包括但不限制于：氯化钾(kcl)饱和溶液、氯化钾(NaCl)饱和溶液和氯化镁(MgCl₂)饱和溶液等。

所述公共电极26部分浸在所述导电溶液25中，部分与所述测试系统28连接。

所述测试电极27与所述任意一个引出电极23连接，所述测试电极27通过导电溶液25与所述公共电极26连接，在本实施例中，所述测试电极27的位置不是固定不变的，而是能够任意移动以实现对所有底部电极的表面进行检测，当测试完一个底部电极22的表面清洁情况时，所述测试电极27与下一个底部电极22对应的引出电极23连接，对下一个底部电极22的表面清洁情况进行检测。

所述测试系统28连接于所述公共电极26和所述测试电极27之间，所述测试系统28至少可包括一个电流表281和一个电源282，所述电流表281和所述电源282串联连接，所述底部电极22、引出电极23、导电溶液25、公共电极26、测试电极27和测试系统28组成一个导电回路。

通过所述导电回路可以直接测试所述测试电极27连接的引出电极23所对应的底部电极22的表面清洁状况。原因在于，通过所述导电回路中的测试系统28可以测出整个导电回路的电阻值，由于整个导电回路中引出电极23、导电溶液25、公共电极26、测试电极27和测试系统28的电导率非常高，因此整个回路中底部电极22的电阻是测试系统28测出的电阻主要部分，将测量得到的该高深宽比微结构中底部电极表面的电阻值与标准回路中底部电极表面的电阻值进行比较，当测量得到的底部电极表面的电阻值大于标准回路底部电极表面的电阻值时，说明该高深宽比微结构的底部电极表面有残留物质，该底部电极的表面洁净度差，当测量得到的底部电极表面的电阻值大于标准回路底部电极表面的电阻值的程度越大，说明该高深宽比微结构的底部电极表面的洁净度越差。此外，也可通过所述测试系统中的电流表测量所述高深宽比微结构的导电回路中的电流值，将高深宽比微结构的导电回路中的电流值与标定基片的导电回路中的电流值相比较，当高深宽比微结构的导电回路中的电流值小于所述标定基片的导电回路中的电流时，判断所述高深宽比微结构中底部电极的表面洁净度差。其中，所述高深宽比微结构中导电回路中的电流值可通过测试系统28中的电流表281读出，所述高深宽比微结构的底部电极表面的电阻值可通过测试系统28中电流表281中的电流值和所述电源282的电压值获得。

图3是本发明实施例一中标定基片中底部电极表面的测量装置的结构图，参见图3，该标定基片中底部电极检测装置包括：衬底31、底部电极32、引出电极33、围堰34、导电溶液35、公共电极36、测试电极37和测试系统38。

所述标定基片中的底部电极32和所述引出电极33连接，所述底部电极32位于衬底31的上表面，所述引出电极33位于衬底31的下表面，所述底部电极32可以通过刻蚀的工艺形成于衬底的上表面，所述引出电极33可通过刻蚀的工艺形成于衬底的下表面，由于所述底部电极32和引出电极33形成于衬底31中是现有技术，所以在此不再赘述。

在本实施例中，所述标定基片中底部电极32的大小与所述高深宽比微结构中底部电极22的大小相同。

所述围堰34位于所述标定基片的衬底31上，与所述标定基片配合形成容器，所述围堰34优选的可以由橡皮泥直接粘贴与标定基片的衬底31上形成，所述围堰34也可以由夹具压在所述高深宽比微结构上来形成。

所述导电溶液35盛放于所述围堰34与所述标定基片形成的容器中，使得标定基片中底部电极32能够浸泡在导电溶液35中。

所述公共电极36部分浸入所述导电溶液35中，部分与所述测试系统38连接。

所述测试电极37与所述引出电极33连接，且所述测试电极37通过所述导电溶液35与所述公共电极36连接。

所述测试系统38连接于所述公共电极36和所述测试电极37之间，所述测试系统38至少包括一个电流表381和一个电源382，所述电流表381和所述电源382串联连接。其中，所述底部电极32、引出电极33、导电溶液35、公共电极36、测试电极37和测试系统38组成导电回路。

通过标定基片中的导电回路可以通过测试系统中的电流表测量得到标定基片的导电回路的电流值，也可以通过测试系统中的电流表和电源获得标定基片中底部电极表面的电阻值。需要说明的是，所述标定基片中底部电极测量时所用的导电溶液与所述高深宽比微结构中底部电极测量时所用的导电溶液相同，所述标定基片中底部电极测量时的环境与所述高深宽比微结构中底部电极测量时的环境相同，其中，所述环境可包括温度和湿度。

在本实施例中，所述标定基片的衬底上也可以增加与所述高深宽比微结构相同的高深宽比结构，使得所述标定基片的结构与待检测的高深宽比微结构相同，从而提高检测的效果。

本发明第一实施例提供的一种高深宽比微结构中底部电极的表面检测装置，通过测试系统测量导电回路中的电流值或底部电极表面的电阻值，根据所述电阻值或电流值来判断底部电极表面是否清洁干净，由此，能够检测到底部电极表面用肉眼无法观测到的表面残留物，且该检测装置结构简单，检测方法易于操作，从而有效检测高深宽比微结构中底部电极表面检测的清洁状况。

实施例二

图4是本发明实施例二提供的一种高深宽比微结构中底部电极的表面检测方法的流程图，参见图4，该方法包括：

步骤41、根据所述底部电极、引出电极、导电溶液、公共电极、测试电极和测试系统组成导电回路，所述测试系统测量所述高深宽比微结构的导电回路中的电流值或所述高深宽比微结构中底部电极表面的电阻值。

将所述公共电极、测试电极和测试系统放入高深宽比微结构中，组成高深宽比微结构底部电极测试装置后，根据所述底部电极、引出电极、导电溶液、公共电极、测试电极和测试系统组成的导电回路，所述测试系统中的电流表可以测量所述高深宽比微结构的导电回路中的电流，通过所述测试系统中的电流表和电源可以获得所述高深宽比微结构中底部电极表面的电阻值。根据所述测量得到的电阻值或电流值对底部电极表面的清洁状况进行判断。

步骤42、将所述高深宽比微结构的导电回路中的电流值与标定基片的导电回路中的电流值相比较或者将所述高深宽比微结构中底部电极表面的电阻值与标定基片中底部电极表面的电阻值相比较。

在本实施例中，当所述高深宽比微结构的导电回路中的电流值小于所述标定基片的导电回路中的电流值时，判定所述高深宽比微结构中底部电极的表面洁净度差，说明所述高深宽比微结构中底部电极表面有残留物质；当所述高深宽比微结构的导电回路中的电流值等于所述标定基片的导电回路中的电流值时，判断所述高深宽比微结构中底部电极的表面洁净。

或者，当所述高深宽比微结构中底部电极表面的电阻值大于所述标定基片中底部电极表面的电阻值时，判断所述高深宽比微结构中底部电极的表面洁净度差；当所述高深宽比微结构中底部电极表面的电阻值等于所述标定基片中底部电极表面的电阻值时，判断所述高深宽比微结构中底部电极的表面洁净。

本发明实施例通过高深宽比微结构的导电回路中的电流与标定基片的导电回路中的电流相比较，或者通过高深宽比微结构的底部电极表面的电阻值与标定基片的底部电极表面的电阻值相比较，从而判断所述高深宽比微结构的底部电极的表面是否洁净。

在本实施例的一个优选实施例中，在步骤41之前，所述高深宽比微结构的底部电极的表面检测方法还包括：

步骤41a、对带有围堰的高深宽比微结构进行等离子处理。

在本实施例中，可以将带有围堰的高深宽比微结构放入等离子清洗机中进行等离子处理，该等离子清洗机可包括控制单元、真空腔体以及真空泵，在真空腔体里，通过射频电源在一定的压力情况下起辉产生高能量的无序的等离子体，通过等体子体轰高深宽比微结构的表面，以达到清洗目的，进行等离子处理的好处在于，提高高深宽比微结构的亲水性，保证导电溶液填充到高深宽比微结构中，保证底部电极表面没有气泡，从而提高高深宽比微结构中导电回路的电流值或底部电极表面的电阻值的测量精度。

步骤41b，将导电溶液注入所述等离子处理后的所述围堰和高深宽比微结构形成的容器中。

进行等离子处理后，将导电溶液注入围堰和与所述高深宽比微结构形成的容器中，使得所述高深宽比微结构的底部电极全部浸入所述导电溶液中，使得所述底部电极、引出电极、导电溶液、公共电极、测试电极和测试系统组成导电回路，通过所述导电回路中的电流表测量导电回路的电流值，通过所述导电回路中的电源的电压值和所述电流表测量的电流值获得高深宽比微结构的底部电极表面的电阻值，从而根据所述电流值或电阻值判断所述高深宽比微结构的底部电极的表面是否有残留物质。

图5是本发明实施例二提供的一种标定基片中底部电极检测方法的流程图，参见图5，该标定基片中底部电极检测方法包括：

步骤51、对带有围堰的标定基片进行等离子处理。

步骤52、将导电溶液注入所述等离子处理后的围堰和所述标定基片形成的容器中。

步骤53、根据底部电极、引出电极、导电溶液、公共电极、测试电极和测试系统组成的导电回路，所述测试系统测量标定基片的导电回路中的电流值或所述标定基片中底部电极表面的电阻值。

在本实施例中，将带有围堰的标定基片放入等离子清洗机中进行等离子处理后，将导电溶液注入围堰和标定基片组成的围堰中，将公共电极放入导电溶液并与所述测试系统连接，将测试电极与引出电极连接，并与所述测试系统连接后，所述导电溶液、底部电极、引出电极、公共电极、测试电极和测试系统组成一个导电回路，通过所述导电回路测量标定基片中底部电极表面的电阻值或电流值。

需要说明的是，所述标定基片中底部电极的大小与所述高深宽比微结构中底部电极的大小相同。

所述标定基片中底部电极测试时所使用的导电溶液与所述高深宽比微结构中的底部电极测试时所使用的导电溶液相同，并且所述标定基片中的底部电极测试时所处的环境与所述高深宽比微结构中的底部电极测试时所处的环境相同，例如：所述环境可以包括：温度和湿度。

本发明第二实施例提供的一种高深宽比微结构中底部电极的表面检测方法，通过测试系统测量导电回路中的电流值或底部电极表面的电阻值，将所述高深宽比微结构中导电回路的电流值或底部电极表面的电阻值与标定基片的导电回路的电流值或底部电极表面的电阻值相比较，根据比较结果来判断底部电极表面是否清洁干净，由此，能够检测到底部电极表面用肉眼无法观测到的表面残留物，且该检测装置结构简单，检测方法易于操作，从而有效检测高深宽比微结构中底部电极表面的清洁状况。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高深宽比微结构中底部电极表面的检测装置，该高深宽比微结构包括：至少一个高深宽比结构，与每个所述高深宽比结构对应的一个底部电极和一个引出电极，且所述底部电极与所述引出电极相连，其特征在于，所述装置还包括：

围堰，位于所述高深宽比微结构上，并与所述高深宽比微结构配合形成容器；

导电溶液，盛放于所述围堰与所述高深宽比微结构形成的容器中；

公共电极，部分浸在所述导电溶液中；

测试电极，与任意一个所述引出电极连接；

测试系统，连接于所述公共电极和所述测试电极之间；

其中，所述底部电极、引出电极、导电溶液、公共电极、测试电极和测试系统组成导电回路。

2.根据权利要求1所述的高深宽比微结构中底部电极表面的检测装置，其特征在于，所述导电溶液为电解质溶液。

3.根据权利要求1所述的高深宽比微结构中底部电极表面的检测装置，其特征在于，所述测试电极能任意移动以实现对所有底部电极的表面进行检测。

4.根据权利要求1所述的高深宽比微结构中底部电极表面的检测装置，其特征在于，所述测试系统至少包括电流表和电源，所述电流表和所述电源串联连接。

5.根据权利要求1所述的高深宽比微结构中底部电极表面的检测装置，其特征在于，所述围堰由橡皮泥粘贴于所述高深宽比微结构上来形成；或者

所述围堰由夹具压在所述高深宽比微结构上来形成。

6.一种高深宽比微结构中底部电极表面的检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任一所述的高深宽比微结构中底部电极表面的检测装置进行检测的方法，包括：

根据底部电极、引出电极、导电溶液、公共电极、测试电极和测试系统组成导电回路，所述测试系统测量所述高深宽比微结构的导电回路中的电流值或所述高深宽比微结构中底部电极表面的电阻值；

将所述高深宽比微结构的导电回路中的电流值与标定基片的导电回路中的电流值相比较或者将所述高深宽比微结构中底部电极表面的电阻值与标定基片中底部电极表面的电阻值相比较；

当所述高深宽比微结构的导电回路中的电流值小于所述标定基片的导电回路中的电流值时，判定所述高深宽比微结构中底部电极的表面洁净度差；或者

当所述高深宽比微结构中底部电极表面的电阻值大于所述标定基片中底部电极表面的电阻值时，判断所述高深宽比微结构中底部电极的表面洁净度差。

7.根据权利要求6所述的高深宽比微结构中底部电极表面的检测方法，其特征在于，在根据所述底部电极、引出电极、导电溶液、公共电极、测试电极和测试系统组成导电回路，所述测试系统测量所述高深宽比微结构的导电回路中的电流值或所述高深宽比微结构中底部电极表面的电阻值之前，所述方法还包括：

对带有围堰的高深宽比微结构进行等离子处理；

将导电溶液注入所述等离子处理后的所述围堰和高深宽比微结构形成的容器中。

8.根据权利要求6所述的高深宽比微结构中底部电极表面的检测方法，其特征在于，所述标定基片中底部电极的大小与所述高深宽比微结构中底部电极的大小相同。

9.根据权利要求6所述的高深宽比微结构中底部电极表面的检测方法，其特征在于，高深宽比微结构中导电回路中的电流值或底部电极表面的电阻值测量时所用的导电溶液与所述标定基片的导电回路中的电流值或底部电极表面的电阻值测量时所用的导电溶液相同。

10.根据权利要求6所述的高深宽比微结构中底部电极表面的检测方法，其特征在于，所述高深宽比微结构中导电回路中的电流值或底部电极表面的电阻值的测量环境与所述标定基片的导电回路中的电流值或底部电极表面的电阻值的测量环境相同。