MC方案｜MEMS應(yīng)用中懸浮活性硅膜厚度測(cè)量

懸浮活性硅膜厚度測(cè)量，適用于MEMS微機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)用，光斑尺寸為25um。

簡(jiǎn)介

硅基底的傳感器因其高性能、低成本和小尺寸而廣泛應(yīng)用于不同的MEMS微機(jī)電系統(tǒng)。懸浮在圖案上的硅膜或基于SOI的傳感器上的活性硅層的厚度對(duì)于控制終平臺(tái)的性能至關(guān)重要[1]。在這里，我們已經(jīng)在一個(gè)MEMS微機(jī)電系統(tǒng)壓力傳感器上測(cè)量了硅薄膜厚度，使用的是孔徑為250μm的FR-μProbe，該工具安裝在一個(gè)徠卡分模光學(xué)顯微鏡上。使用10倍物鏡進(jìn)行測(cè)量，該物鏡與選定的孔徑大小一起對(duì)應(yīng)于25μm的光斑大小(測(cè)量區(qū)域)。

使用內(nèi)部光源將FR-μProbe安裝在光學(xué)顯微鏡上

測(cè)量方法

獲得的典型實(shí)驗(yàn)反射光譜(黑線)和由FR-Monitor軟件記錄的擬合反射光譜(紅線)如下圖所示。

圖1顯示了對(duì)傳感器的SOI區(qū)域的測(cè)量，其中對(duì)活性硅與埋態(tài)氧化物同時(shí)進(jìn)行了厚度測(cè)量。二氧化硅薄膜的厚度值在759.2nm測(cè)量，而硅薄膜在5320.1nm測(cè)量。

圖1. MEMS微機(jī)電系統(tǒng)壓力傳感器上SOI區(qū)域的實(shí)驗(yàn)和擬合反射光譜，以及測(cè)量的厚度值。

圖2顯示了對(duì)傳感器的圖案化懸浮硅區(qū)域的測(cè)量，其中再次對(duì)活性硅與埋態(tài)氧化物同時(shí)進(jìn)行了厚度測(cè)量。測(cè)得二氧化硅薄膜的厚度值在759.2nm處相同，而硅薄膜在5329.1μm處的頂部，比SOI區(qū)域的厚度值高9nm。

圖2. MEMS微機(jī)電系統(tǒng)壓力傳感器上懸浮硅區(qū)域的實(shí)驗(yàn)和擬合反射光譜，以及測(cè)量的厚度值。

結(jié)論

參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)FR-uProbe是一個(gè)*、功能強(qiáng)大的工具，用于局部測(cè)量斑點(diǎn)尺寸低至2μm的層的厚度。由于其模塊化設(shè)計(jì)，可安裝在任何三眼光學(xué)顯微鏡上，從而增強(qiáng)顯微鏡的性能，而不會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生任何影響。

References:

[1] J. Su, X. Zhang, G. Zhou, C. Xia, W. Zhou, and Q. Huang, “Areview: crystalline silicon membranes over sealed cavities for pressure sensorsby using silicon migration technology,” J. Semicond., vol. 39, no. 7, pp. 1–7,2018.

FR-μProbe通過(guò)光學(xué)顯微鏡在各種模式下進(jìn)行光學(xué)測(cè)量，例如吸收率，透射率，反射率和熒光  。該工具包含兩個(gè)光學(xué)組件：一個(gè)在顯微鏡支持的光譜范圍內(nèi)運(yùn)行的光譜儀，和一個(gè)可安裝在任何三目光學(xué)顯微鏡的C端口上的模塊。用于測(cè)量的光源是光學(xué)顯微鏡中的可用光源。收集信號(hào)的大小區(qū)域由所用物鏡的放大倍率定義。通常對(duì)于50倍物鏡，監(jiān)視區(qū)域是直徑約為5μm的圓形。通過(guò)使用更高放大倍率或更小孔徑的物鏡可進(jìn)一步減少收集面積。通過(guò)測(cè)量反射率，可計(jì)算出所研究的薄膜和厚膜疊層區(qū)域的膜厚和光學(xué)常數(shù)（n＆k）。

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