CN1206528C - 导体薄膜热导率的测试装置 - Google Patents

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黄庆安
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Abstract

本发明公开了一种用于测量热导率的导体薄膜热导率的测试装置，包括：衬底，在衬底上设有锚体，在锚体上至少设有个测定单元，该测定单元包括导体薄膜条，在导体薄膜条的两端分别设有不少于2条导体薄膜引线，导体薄膜引线分别设在锚体上，并且至少在2个测定单元中分别设导体薄膜悬臂梁且其长度不相等。本发明的多个单元可以只使用了一层多晶硅，制造工艺和测试结构简单，和其它器件制造工艺完全兼容。本发明可以在空气自然对流环境下进行测量；具有较高的测试精确度，能满足在线检测微电子机械系统器件表面制造工艺或其它器件制造工艺中对多晶硅薄膜热导率的测试要求。

Description

导体薄膜热导率的测试装置
一、技术领域
本发明涉及一种微电子机械系统中使用的导体薄膜热导率的测定装置，其涉及导体薄膜热导率的测试装置。
二、背景技术
多晶硅薄膜被普遍应用于微电子机械系统器件和集成电路中，是微机械器件的重要构件。在薄膜的各种参数中，热导率对器件的性能有很大的影响。目前国外设计的各种多晶硅薄膜热导率测试结构大多使用微电子机械系统工艺或CMOSMEMS制造技术且需要后处理体硅腐蚀，制造工艺和测试结构复杂，需要真空测试环境，难以解决结构的边缘效应，这些测试方法是不能满足对表面微机械器件和其它工艺中对多晶硅薄膜热导率在线测试的要求。因此需要设计能满足表面加工工艺对多晶硅薄膜热导率在线测试的测试结构。
三、技术内容
1、技术问题：本发明提供一种能够降低对测试环境要求的导体薄膜热导率的测试装置，本发明尤其适合在自然空气环境下测定多晶硅薄膜热导率。
2、技术方案：本发明是一种用于测量热导率的导体薄膜热导率的测试装置，包括：衬底1，在衬底1上设有锚体4，在锚体4上至少设有3个测定单元，该测定单元包括导体薄膜条21，在导体薄膜条21的两端分别设有不少于2条导体薄膜引线22、23和24、25，导体薄膜引线22、23和24、25分别设在锚体4上，并且至少在2个测定单元中分别设导体薄膜悬臂梁31和32且其长度不相等。
3、技术效果：本发明在测试时，首先对测定单元(不含导体薄膜悬臂梁)进行测量以获得需要的总散热系数，当在其AB两端施加一定电压时，会在整个结构中产生温度分布，这时测得AB两端的电流值得到加热总功率(即电流和电压的乘积)、测得CD端的电压值，获取该测定单元中的导体薄膜条上的温度梯度(利用电阻变化和温度变化的相互关系)，这样便可以得到设有导体薄膜悬臂梁的测定单元中引线部分和导体薄膜条上的总散热系数。同理当在设有导体薄膜悬臂梁的测定单元的AB两端施加一定电压时，在整个结构中也会产生温度分布，测得其AB两端的电流值得到加热总功率、测得其CD端的电压值获取加热条上的温度梯度，得到两个测试结构总的传热系统，当得到所需的一个散热系数和两个传热系数，并在知道设有导体薄膜悬臂梁的测定单元中悬臂梁的几何尺寸后(由于受工艺的影响，悬臂梁的几何尺寸与设计的尺寸会存在差异，而梁几何尺寸是影响模型和薄膜导热率的重要因素，因而需要测量)，便可以通过计算获取多晶硅薄膜的热导率。本发明的多个单元可以只使用了一层多晶硅，制造工艺和测试结构简单，和其它器件制造工艺完全兼容。本发明可以在空气自然对流环境下进行测量；具有较高的测试精确度，能满足在线检测微电子机械系统器件表面制造工艺或其它器件制造工艺中对多晶硅薄膜热导率的测试要求。
四、附图说明
图1是本发明实施例结构俯视图。
图2是本发明实施例结构剖视图。
图3是本发明另一实施例的剖视图。
图4是本发明结构立体图。
五、具体实施方案
实施例1(参照图4)一种用于测量热导率的导体薄膜热导率的测试装置，包括：衬底1，在衬底1上设有锚体4，在锚体4上至少设有3个测定单元，该测定单元包括导体薄膜条21，在导体薄膜条21的两端分别设有不少于2条导体薄膜引线22、23和24、25，导体薄膜引线22、23和24、25分别设在锚体4上，并且至少在2个测定单元中分别设导体薄膜悬臂梁31和32且其长度不相等，导体薄膜条21和引线22、23和24、25均为多晶硅薄膜条，导体薄膜悬臂梁为多晶硅薄膜悬臂梁，引线22、23和24、25分别由铝压焊块A、B、C、D固定。
实施例2(参照图1～3)一种用于测量热导率的导体薄膜热导率的测试装置，包括：衬底1，在衬底1上设有锚体4，在锚体4上至少设有3个测定单元，该测定单元包括导体薄膜条21，在导体薄膜条21的两端分别设有不少于2条导体薄膜引线22、23和24、25，导体薄膜引线22、23和24、25分别设在锚体4上，并且至少在2个测定单元中分别设导体薄膜悬臂梁31和32且其长度不相等，在衬底1与锚体4之间设有二氧化硅层11和氮化硅层12，导体薄膜条21和引线22、23和24、25均为多晶硅薄膜条，导体薄膜悬臂梁为多晶硅薄膜悬臂梁，引线22、23和24、25分别由铝压焊块A、B、C、D固定。

Claims (4)

1、一种用于测量导体薄膜热导率的测试装置，包括：衬底(1)，在衬底(1)上设有锚体(4)，其特征在于在锚体(4)上设有3个测定单元，该测定单元包括导体薄膜条(21)，在导体薄膜条(21)的两端分别设有2条导体薄膜引线(22、23和24、25)，导体薄膜引线(22、23和24、25)分别设在锚体(4)上，并且在2个测定单元中分别设导体薄膜悬臂梁(31和32)且其长度不相等。
2、根据权利要求1所述的导体薄膜热导率的测试装置，其特征在于在衬底(1)与锚体(4)之间设有二氧化硅层(11)和氮化硅层(12)。
3、根据权利要求1或2所述的导体薄膜热导率的测试装置，其特征在于导体薄膜条(21)和引线(22、23和24、25)均为多晶硅薄膜条，导体薄膜悬臂梁为多晶硅薄膜悬臂梁。
4、根据权利要求3所述的导体薄膜热导率的测试装置，其特征在于引线(22、23和24、25)分别由铝压焊块(A、B、C、D)固定。
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