專利名稱：一種應力傳感測試結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應力傳感測試結(jié)構(gòu)。用于測試兩個相互垂直的平面應力分量 的大小，屬于半導體測試芯片制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在許多平面應力測試的場合，平面剪應力分量的影響往往可以忽略(如電子 封裝領(lǐng)域)，因此只需測試兩個相互垂直的平面應力分量的大小。傳統(tǒng)的壓阻測 試結(jié)構(gòu)中，單個壓阻不能獨立檢測某一個應力分量，在同時需檢測平面內(nèi)兩個垂 直的主應力分量時，往往必須采用四個壓阻的飾環(huán)結(jié)構(gòu)，使得測試芯片的加工工 藝、校準和數(shù)據(jù)處理過程均過于復雜，不利于簡便的測試，并且可能帶來更多的 誤差。
技術(shù)內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種簡化結(jié)構(gòu)的壓阻式應力傳感測試結(jié) 構(gòu)。簡化一般測試結(jié)構(gòu)的所需采用的四個壓阻飾環(huán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，降低工藝要求。 減小測試的復雜度。
技術(shù)方案本發(fā)明的應力傳感測試結(jié)構(gòu)包括兩個垂直位置擺放且串聯(lián)連接 的折彎型壓阻和壓阻兩側(cè)反應離子刻蝕的應力隔離槽，在兩個折彎型壓阻的兩頭 設(shè)有第一金屬引線和第二金屬引線，在兩個折彎型壓阻的連接處設(shè)有第三金屬引 線。折彎型壓阻選用n型壓阻，利用離子注入施主雜質(zhì)在p型半導體襯底上制作， 并采用折彎型設(shè)計提高阻值，其單個壓阻的大小為2-10k。
應力隔離槽采用反應離子刻蝕的方法，其制作方向平行于芯片表面壓阻測試 結(jié)構(gòu)的擺放方向，尺寸大小能滿足隔離掉兩邊區(qū)域傳遞給折彎型壓阻的兩個相互 垂直的平面應力分量中的一個而又不造成測試失真，深度為2-4pm，寬度為 4-8pm，應力隔離槽與折彎型壓阻間的距離為2-3nm。
有益效果采用反應離子刻蝕的應力隔離槽結(jié)構(gòu)，在平面應力測試時，平
3面剪應力可忽略情況下(如電子封裝領(lǐng)域)，測試結(jié)構(gòu)能同時檢測兩個垂直的主應 力分量，簡化了一般測試結(jié)構(gòu)的所需采用的四個壓阻飾環(huán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，降低了工 藝要求。大大減小了測試的復雜度。


圖1是本發(fā)明壓阻式應力傳感測試結(jié)構(gòu)圖。 圖2是本發(fā)明的壓阻和隔離槽結(jié)構(gòu)截面圖。
以上的圖中有折彎型壓阻1、應力隔離槽2、第一金屬引線3、第二金屬
引線4、第三金屬引線5。
具體實施例方式
一種應力傳感測試結(jié)構(gòu)，包括兩個垂直位置擺放的折彎型壓阻1和其兩側(cè)反 應離子刻蝕的應力隔離槽結(jié)構(gòu)。折彎型壓阻選用n型壓阻，利用離子注入施主雜 質(zhì)在p型半導體襯底上制作，其單個壓阻的大小為2-10k;應力隔離槽采用反應 離子刻蝕的方法，其制作方向平行于芯片表面壓阻測試結(jié)構(gòu)的擺放方向，深度一 般為2-4pm，寬度一般為4-8pm，槽同壓阻間的距離為2-3nm。
工作原理本發(fā)明利用半導體摻雜電阻的壓阻效應(即應力引起壓阻尺寸的 變化會改變電阻的阻值)和溝槽結(jié)構(gòu)的應力隔離作用。
工作過程當芯片表面存在應力分布時會引起芯片變形，從而影響壓阻結(jié)構(gòu) l的尺寸，改變其阻值。同時，由于隔離槽結(jié)構(gòu)2的存在，平面內(nèi)兩側(cè)區(qū)域向壓 阻1傳遞的兩個垂直應力分量其中一個的影響被隔離掉。使得平面剪應力影響可 忽略時，測試結(jié)構(gòu)能同時檢測該區(qū)域平面應力的兩個垂直分量。
使用方法使用前，先在應力測試結(jié)構(gòu)的金屬引線上通入一定大小的電流， 檢測第一金屬引線3和第三金屬引線5兩端及第二金屬引線4和第三金屬引線5 兩端的電壓，分別計算出壓阻結(jié)構(gòu)中的縱向擺放壓阻(第一金屬引線3和第三金 屬引線5兩端間)和橫向擺放壓阻(第二金屬引線4和第三金屬引線5兩端間) 的初始阻值，并測定環(huán)境溫度。實際測試時，再次利用測試初始阻值的方法檢測 出壓阻結(jié)構(gòu)中兩個電阻在工作工程中各自的大小，由初始阻值算得阻值的相對變 化率；從而根據(jù)縱向壓阻測得X方向的主應力，根據(jù)橫向壓阻測得Y方向主應 力。
4制備工藝
a:在p型半導體襯底上離子注入施主雜質(zhì)制作n型折彎型壓阻1 ， b:光刻、反應離子刻蝕得到應力隔離槽2;
c:光刻，淀積金屬并刻蝕，形成第一金屬引線3、第二金屬引線4、第三金屬引 線5。
本發(fā)明利用半導體摻雜電阻的壓阻效應(即應力引起壓阻尺寸的變化會改變 電阻的阻值)和溝槽結(jié)構(gòu)的應力隔離作用。在平面應力測試時，平面剪應力可忽 略情況下，達到一個壓阻能獨立檢測一個應力分量的目的，從而使測試結(jié)構(gòu)能同 時檢測兩個垂直的主應力分量，簡化了一般測試結(jié)構(gòu)的所需采用的四個壓阻飾環(huán) 結(jié)構(gòu)的設(shè)計，降低了工藝要求。大大減小了測試的復雜度。
權(quán)利要求
1、一種應力傳感測試結(jié)構(gòu)，其特征在于該測試結(jié)構(gòu)包括兩個垂直位置擺放且串聯(lián)連接的折彎型壓阻(1)和壓阻兩側(cè)反應離子刻蝕的應力隔離槽(2)，在兩個折彎型壓阻(1)的兩頭設(shè)有第一金屬引線(3)和第二金屬引線(4)，在兩個折彎型壓阻(1)的連接處設(shè)有第三金屬引線(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應力傳感測試結(jié)構(gòu)，其特征在于應力隔離槽(2) 采用反應離子刻蝕的方法，其制作方向平行于芯片表面壓阻測試結(jié)構(gòu)的擺放方 向，尺寸大小能滿足隔離掉兩邊區(qū)域傳遞給折彎型壓阻(1)的兩個相互垂直的 平面應力分量中的一個而又不造成測試失真，深度為2-4pm,寬度為4-8pm，應 力隔離槽(2)與折彎型壓阻(1)間的距離為2-3pm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應力傳感測試結(jié)構(gòu)，該測試結(jié)構(gòu)包括兩個垂直位置擺放且串聯(lián)連接的折彎型壓阻(1)和壓阻兩側(cè)反應離子刻蝕的應力隔離槽(2)，在兩個折彎型壓阻(1)的兩頭設(shè)有第一金屬引線(3)和第二金屬引線(4)，在兩個折彎型壓阻(1)的連接處設(shè)有第三金屬引線(5)。檢測應力時，利用應力隔離槽(2)隔離掉由兩邊區(qū)域傳遞給壓阻結(jié)構(gòu)的某一個方向的應力，在平面應力測試時，平面剪應力可忽略情況下(如電子封裝領(lǐng)域)，測試結(jié)構(gòu)能同時檢測兩個垂直的主應力分量，簡化了一般測試結(jié)構(gòu)所需采用的四個壓阻的飾環(huán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，降低了工藝要求。大大減小了測試的復雜度。
文檔編號G01L1/22GK101666692SQ20091003527
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者唐潔影, 競 宋, 魏松勝 申請人:東南大學