用于微制造的断裂测试结构的系统和方法
用于微制造的断裂测试结构的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及微制造的结构，并且在具体的实施例中涉及用于微制造的断裂测试结构的系统和方法。
【背景技术】
[0002]微制造是一种制造微米级和更小的微型结构的工艺。在历史上，最早的微制造工艺用于集成电路制造，也称为“半导体加工”或“半导体器件制造”。此外，微机电系统(MEMS)、微系统(欧洲的术语)、微机械(日本的术语)的领域以及子领域，例如微流体/芯片实验室、光学MEMS、RF MEMS、功率MEMS、B1MEMS和其它向纳米级尺寸的扩展(例如NEMS，用于纳机电系统)已经使用、改编或扩展了微制造方法。平板显示器和太阳能电池也使用类似的技术。
[0003]通常，微制造工艺包括精确控制的步骤来形成具有特定形状或尺寸的微小结构。形成这些微小结构的工艺可以包括其中沉积或形成材料的添加步骤并且还可以包括其中通过图案化和刻蚀或其它已知的技术去除材料的减去步骤。这些小且变化的器件的制造在例如工艺变化、质量控制和结构表征方面呈现出许多挑战。
[0004]一个特定实例主题领域包括表征。由于已制造的器件具有在微米级或更小的尺寸，因此该器件性能或功能可能随材料或几何性质的仅仅小的变化而显著改变。此外，由于所用的工艺应用于这种微小的结构，即使对于在相同半导体晶片上利用相同的器件设计并因此在制造期间利用相同的处理步骤顺序制造的器件，工艺内的变化也可能使得材料或几何性质的小变化是普遍的。由此，例如，相同的设计可以应用于在单个晶片或在不同晶片上的100个器件，但是每个器件因工艺变化而具有显著不同的性能。于是表征已制造的器件以便确定实际性能可能是有用的，但并不总是容易的。
[0005]一种表征已制造的器件的方式是通过使用测试结构。测试结构是在晶片上利用设计器件制造的结构，其可以在制造期间或制造之后被测试以便确定已制造的设计器件的材料和几何性质。
【发明内容】
[0006]根据实施例，微制造的测试结构包括机械耦合在两个刚性锚部之间并布置在衬底之上的结构。该结构从衬底被释放并且包括机械耦合在所述两个刚性锚部之间的测试层。该测试层包括具有第一截面积的第一区域和具有比第一截面积小的第二截面积的收缩区域。该结构还包括布置在测试层的表面上与第一区域相邻的第一张应力层。
【附图说明】
[0007]为了更完整地理解本发明及其优点，现在对下面结合附图进行的描述进行参考，在附图中:
图1示出采用实施例测试结构的已制造的系统的框图； 图2a和2b分别示出实施例测试结构的截面图和顶视图；
图3示出包括第一组测试结构和第二组测试结构的实施例测试结构的布局图；
图4a_4h示出各种实施例测试结构的顶视图；
图5a和5b分别示出另外的实施例测试结构的截面图和顶视图；
图6示出包括第一组测试结构和第二组测试结构的另一实施例测试结构的布局图；
图7a_7e示出各种另外的实施例测试结构的顶视图；
图8a_8h示出实施例测试结构的实施例制造顺序；
图9示出包括实施例测试结构的半导体晶片的顶视图；
图10示出另外的实施例制造顺序的流程图；以及
图11示出使用实施例测试结构确定薄膜的抗张强度的实施例方法的流程图。
[0008]在不同图中的对应数字和符号通常指代对应部分，除非另有说明。各图被绘制以清除示出实施例的相关方面，并且没有必要按比例绘制。
【具体实施方式】
[0009]下面详细讨论各种实施例的制作和使用。然而应当领会的是，本文描述的各种实施例可适用于广泛的多种多样的特定上下文中。所讨论的特定实施例仅是说明制作和使用各种实施例的特定方式并且不应以有限的范围来解释。
[0010]在特定上下文中，即在已制造的测试结构中，并且更具体地在用于确定薄膜的断裂强度的测试结构中，关于各种实施例进行描述。本文描述的各种实施例中的一些包括微机电系统(MEMS)制造、集成电路(IC)制造、薄膜测试结构、薄膜测试结构的制造以及用于确定薄膜的断裂强度的测试结构。在其它实施例中，各方面也可以根据如本领域中已知的任何方式应用于涉及任何类型的测试结构的其它应用。
[0011]根据本文描述的各种实施例，已制造的薄膜或层可以具有变化的厚度和材料性质。由于这些变化，该层或薄膜的断裂强度也可以显著变化。在各种实施例中，本文公开了可以用于在制造期间或制造之后确定薄膜或层的断裂强度的测试结构。这些测试结构包括具有施加到每个结构的各种张应力的多个结构。该多个结构的子集被设计用于在制造顺序期间断裂。检查测试结构以及确定断裂的子集用于确定在测试下的薄膜或层的断裂强度。
[0012]图1示出采用实施例测试结构101的已制造的系统100的框图。根据各种实施例，已制造的系统100可以被称为晶片100并且可以包括在已制造的晶片上的多个部件，例如，诸如MEMS 104、集成电路(IC) 106和IC 108。晶片100可以包括附加的MEMS和IC或更少的MEMS或1C。如所示，测试结构101被制造在晶片100上。在一些实施例中，测试结构101被制造得相邻于正被测试的MEMS或1C，例如MEMS 104、IC 106和IC 108。在另外的实施例中，测试结构101仅用于测试紧邻的MEMS或1C。
[0013]根据各种实施例，可以使用任何类型的可能涉及例如许多步骤的制造工艺来制造晶片100，所述许多步骤包括通常在某种类型的衬底上执行的任何类型的层形成(例如生长或沉积)和任何类型的各层的图案化。本文讨论的制造步骤决不是限制性的，因为如本领域中已知的，实施例测试结构可以与任何制造步骤或工艺一起使用。如上面简要讨论的，制造工艺，并且尤其是微制造工艺(甚至是纳米制造工艺)尽管被高度控制但仍充满了变化。结构的尺度引起大约数微米、数纳米或者甚至更小的几何结构中的小变化，从而影响已制造的器件的整体性能。此外，已制造的结构的材料性质也经受变化并且材料性质的小变化也可能影响已制造的器件的整体性能。
[0014]至少由于这些原因，实施例测试结构101被制造在晶片100上以便表征已制造的结构。如本领域中已知的，许多类型的测试结构存在并且可以被制造在晶片100上并被包括在测试结构101中。本文描述的实施例包括用于测试薄膜或已制造的层的断裂强度的张应力测试结构。测试结构101还可以包括用于测试各种电气性质(例如诸如不同材料的电阻)的可选的电气测试结构。
[0015]除了对表征下面制造的一般需求之外，确定断裂强度在一些实施例中可以特别有益。例如，在许多移动应用(例如个人计算机、蜂窝电话和平板电脑)中普遍的MEMS扩音器中，可偏转隔膜位于MEMS器件的中心处。可偏转隔膜是一种类型的薄膜，其通常响应于进入扩音器的入射声压波被释放以进行偏转。扩音器的鲁棒性经常通过可偏转隔膜的特性来确定。例如，薄膜或层的断裂强度可以被确定以便表征诸如MEMS扩音器的器件。
[0016]图2a和2b分别示出实施例测试结构200的截面图和顶视图。根据各种实施例，测试结构200包括薄膜202、顶部张力膜204和底部张力膜206。薄膜202被附着在刚性锚部208和210之间并在薄膜202中的某一点处具有切口 212。在各种实施例中，使用与图1中的器件(例如MEMS 104)的特定薄膜相同的制造工艺来制造薄膜202，并且薄膜202可以被制造得相邻于晶片上的该器件。由此，薄膜202具有与已制造的器件中的在测试下的具体薄膜类似的性质和工艺变化。在一些实施例中，电极214可以形成在薄膜202下面并且可以被配置用于向薄膜202施加电压。电极214可以例如是衬底(未示出)中的掺杂区域、形成在衬底上的金属层或多晶娃层。
[0017]根据各种实施例，切口 212在薄膜202中产生收缩区域216。顶部和底部张力膜204和206在薄膜202上施加张应力。在一些实施例中，由张力膜204和206施加的张应力引起薄膜202在收缩区域216中断裂。在各种实施例中，图1中的测试结构101包括图2中的测试结构200的多种实施方式，其中不同的张应力被施加到薄膜202或不同的收缩区域216，这将在下面被讨论。在这样的实施例中，可以通过检查所述多个测试结构并识别哪些测试结构断裂来确定在测试下的薄膜的断裂强度。
[0018]图3示出包括第一组测试结构220和第二组测试结构225的实施例测试结构102的布局图。根据各种实施例，每组测试结构220和225包括如所示在测试结构102之上的各个测试结构201。测试结构201包括在薄膜202中的切口 212，所述薄膜202具有长径(横径)为a且短径(共轭直径)为b的椭圆形状。在各种实施例中，图1中的测试结构101可以包括单个测试结构102或多个测试结构102。
[0019]根据各种实施例，测试结构201中的薄膜202断裂所处的应力依赖于由切口 212限定的收缩区域216的大小和形状。此外，所施加的张应力通过被施加的张力膜204和206的量来确定。基于这些概念，测试结构组220和225被选择用于使所述多个测试结构中的一些测试结构201断裂并且不使其它测试结构断裂。第一组测试结构220包括具有贯穿组220中的所有测试结构201相等且恒定的长径a和短径b的测试结构201。然而，组220中的每个测试结构201具有形成在薄膜202上的不同量的张力膜204。在各种实施例中，张力膜206也可以以不同的量形成，或者在一些实施例 中可以省略张力膜206。
[0020]例如，组220中的顶部测试结构201可以具有被张力膜204 (或张力膜206，包含的)覆盖的薄膜202的90%，如所示。覆盖每个测试结构的百分比可以向下移动降低，使得底部测试结构201可以具有被张力膜204 (或张力膜206，包含的)覆盖的薄膜202的2%，如所示。在这种情况下，施加到组220中的每个测试结构201的张应力从对于顶部测试结构的最大值变动到对于底部测试结构的最小值。施加到每个结构的张应力的计算可以常规地由本领域技术人员使用数值逼近或更精确的有限元分析利用商业上可得到的或定制的软件来执行。
[0021]根据各种实施例，第二组测试结构225包括测试结构201，该测试结构201具有恒定的短径b和从顶部测试结构变动到底部测试结构的长径a。在该实施例中，针对组225的每个测试结构201，张力膜204以相同的量形成在薄膜上。由此，组225包括其中施加到每个测试结构201中的薄膜202的张应力是恒定的、而薄膜202将断裂所处的应力不恒定的实施例。如上面所讨论的，针对组225中的每个测试结构201，张力膜206也可以以相同的量被施加到薄膜202的底部。在其它实施例中，可以根据需要省略张力膜204或者206。
[0022]例如，组225中的每个测试结构201可以具有用张力膜204 (或张力膜206，包含的)覆盖的薄膜202的50%。由此，恒定的张应力被施加到组225中的每个测试结构201。每个测试结构201的强度如通过每个测试结构201中的收缩区域216的大小确定的那样变动。通过测试结构201中的长径a确定收缩区域216的大小，其从组225的顶部测试结构201中的最大值变化到组225的底部测试结构201中的最小值。由此，组225中的顶部测试结构201比底部测试结构201更有可能断裂，因为顶部结构中的收缩区域216更长，使得由薄膜202形成的整个梁更不牢固。在组225中，短径b被保持恒定。
[0023]根据各种实施例，对于组220中的每个测试结构201，长径a和短径b都是8 并且由薄膜202形成的梁的宽度w是10 Mm。对于组225中的测试结构201，短径b是8 Mm并且宽度w是10 Mm，而长径a从O Mm变动到100 Mm。在其它实施例中，每个尺寸可以采取任何值并且可以变化或者被保持恒定。此外，恒定的和变动的尺寸的任何组合可以用在各种实施例中。在另外的特定实施例中，宽度w可以从5 Mm变动到100 Mm，并且短径b可以从I Mm变动到100 Mm。在一些实施例中由耦合在锚部208和210之间的薄膜202形成的整个梁长度可以从100 Mm变动到500 Mm。在其它实施例中，梁长度可以短于100 Mm或长于500 Mm。在特别的实施例中，梁长度可以是400 Mm。此外，薄膜202被张力膜204(或张力膜206，包含的)覆盖的百分比可以是任何百分比。此外，切口的形状可以采取任何形式并产生多种类型的收缩区域，也将参考图4a-4h被解释。
[0024]在另外的实施例中，本文描述的发明概念也适用于纳米级结构。尽管已经主要参考MEMS给出实例尺寸，但是根据相同的概念，作为测试结构102的一部分的测试结构200可以应用于纳米级结构。在这样的实施例中，尺寸可以减小，同时仍可以应用将张应力施加到薄膜的相同原理。
[0025]图4a_4h示出如参考测试结构200和201描述的具有各种不同特征的各种实施例测试结构的顶视图。图4a示出具有矩形切口 212的测试结构。图4b示出具有圆形切口212的测试结构。图4c示出具有较大垂直直径的椭圆形切口 212的测试结构。图4d示出具有较大水平直径的椭圆形切口 212的测试结构。图4e示出具有菱形形状的切口 212的测试结构。图4f示出具有在锚部208附近的切口 212和在薄膜202右侧的张力膜204的测试结构。图4g示出具有在锚部208附近的矩形切口 212和在薄膜202右侧的张力膜204的测试结构。图4h示出具有切口 212和利用非方形图案图案化的张力膜204的测试结构。可以如上面参考图2和3所描述的那样形成和使用图4a-4h中的每个测试结构。例如，图4a-4h中的每个测试结构可以包括在薄膜202的底表面上的张力膜206。在各种实施例中，张力膜206可以被图案化以匹配张力膜204或者可以被不同地图案化。
[0026]图5a和5b分别示出另外的实施例测试结构300的截面图和顶视图。根据各种实施例，测试结构300包括薄膜302以及在上面的张力膜304和在下面的张力膜306。在各种实施例中，张力膜304或306可以被省略以及可以仅使用单个张力膜304或306。薄膜302还包括收缩区域316。如图5b中所示，在一些实施例中，收缩区域316是更易于断裂的变窄区域。薄膜302形成在刚性锚部308和310之间。测试结构300还可以包括电极314，用于施加附加力以便使由薄膜302形成的固支梁(fixed-fixed bean)偏转。测试结构300在梁的形状方面不同于测试结构200和在图4a-4h中讨论的各种实施例。测试结构300由锥形梁形成，通常不具有切口区域。在其它实施例中，所有实施例的元件可以自由互换，例如诸如测试结构300的锥形和测试结构200的切口。
[0027]正如在本文描述的其它测试结构的情况下，施加到薄膜302的张力与所施加的张力膜304和306的量有关。如从图5b中的顶视图看到的，重叠的面积越大，施加到薄膜302的张力越大。此外，梁越长且收缩区域越窄，断裂或破裂薄膜302所需的力越低。
[0028]图6示出包括第一组测试结构320和第二组测试结构325的实施例测试结构103的布局图。根据各种实施例，每组测试结构320和325包括如所示在测试结构103之上的各个测试结构300。测试结构300包括在薄膜302中的收缩区域316，其从在刚性锚部308和310处的较宽区域逐渐变细。未被覆盖的薄膜302的长度由长度a给定，并且由薄膜302形成的梁的宽度由宽度b给定。在各种实施例中，图1中的测试结构101可以包括单个测试结构103、多个测试结构103、或如参考图3所描述的测试结构102和测试结构103的某种组合。
[0029]如上面所讨论的，测试结构300中的薄膜302断裂所处的应力依赖于收缩区域316的大小和形状，其对于图5-7中所示的实施例通常由长度a和宽度b限定。此外，通过被施加的张力膜304和306的量来确定施加到由薄膜302形成的梁的张应力。
[0030]基于上面的概念，测试结构组320和325被选择用于使所述多个测试结构中的一些测试结构300a-300h断裂并且不使其它测试结构断裂。第一组测试结构320包括具有恒定的第一长度a且具有在图6中向下移动增加的宽度b的测试结构300a-300d。例如，组320中的每个梁的长度a可以是54 Mm,同时测试结构300a的宽度b是I Mm，测试结构300b的宽度b是2.5 Mm，测试结构300c的宽度b是5 Mm，以及测试结构300d的宽度b是10 Mffl。第二组测试结构325包括具有恒定的第一长度a且具有在图6中向下移动增加的宽度b的测试结构300e-300h。例如，组325中的每个梁的长度a可以是122 Mm,同时测试结构300e-330h的宽度b分别模仿组320中的测试结构300a_300d的宽度b。在各种实施例中，长度a和宽度b可以均被设置为任何值并且在不同的测试结构中可以分别地变化或者一起变化。
[0031]根据各种实施例，任何数目的测试结构300可以使用任何尺寸。例如，长度a可以从10 Mm变动到1000 Mm，并且宽度b可以从0.1 Mm变动到100 Mm。还可以使用其它尺寸。如上面所提到的，基于这些相同概念的纳米级结构也被预想。在这样的实施例中，除了其它与按比例缩放有关的修改之外，将形成具有纳米级宽度b和长度a的结构。
[0032]图7a_7e示出如参考测试结构300描述的具有各种不同特征的各种实施例测试结构的顶视图。图7a示出具有馈送到恒定宽度收缩区域中的两阶段线性锥形区域的测试结构。图7b示出具有馈送到另外的弯曲锥形收缩区域中的不同的两阶段线性锥形区域的测试结构。图7c示出具有馈送到另外的弯曲锥形收缩区域中的单阶段线性锥形区域的测试结构。图7d示出如图5a和5b中所示的自始至终具有弯曲锥形区域的测试结构，除了收缩区域316包括波纹318以外。图7e示出自始至终具有弯曲锥形区域的测试结构，除了收缩区域316直接耦合到锚部308以外。
[0033]可以如参考其它图所描述的那样形成和使用图7a_7e中的每个测试结构。例如，图7a-7h中的每个测试结构可以包括在薄膜302的底表面上的张力膜306。在各种实施例中，张力膜306可以被图案化以匹配张力膜304或者可以被不同地图案化。
[0034]图8a_8h示出根据本文描述的实施例中的任何一个的实施例测试结构的实施例制造顺序。图8a示出具有电极层402的结构，该电极层402可以是衬底(未示出，例如娃衬底)的掺杂部分。在各种实施例中，衬底可以是任何材料并且电极层402也可以是沉积在衬底上的金属层。牺牲层400沉积在电极层402的顶部上。在各种实施例中，牺牲层400可以由任何类型的材料形成，例如诸如二氧化硅、热氧化物、碳、正硅酸四乙酯(TEOS)或其它材料。张力层404沉积在牺牲层400上。在各种实施例中，张力层404可以由当被释放时施加张力的任何材料形成，例如诸如氮化硅或氧化铝。
[0035]根据各种实施例，张力层404可以是任何厚度。在一些特别的实施例中，张力 层404在50 nm和I Mm之间厚，并且特别地在一个实施例中是大约200 nm。根据各种实施例，牺牲层400比张力层404厚得多，例如诸如至少10倍厚。在替换实施例中，不管张力层404的厚度，牺牲层400可以任何厚度。
[0036]图8b示出在施加和根据第一掩模图案图案化光致抗蚀剂层406并对张力层404执行刻蚀工艺之后的结构。由此，图Sb示出根据第一掩模图案图案化的张力层404。
[0037]图8c示出在将薄膜408沉积在图案化的张力层404上之后的结构。在各种实施例中，薄膜408可以形成匹配张力层404的图案化的轮廓。在其它实施例中，可以沉积附加的牺牲层材料或另一材料并且该结构可以经历化学机械抛光(CMP)或等效工艺以在沉积薄膜408之前平面化该结构。根据各种实施例，薄膜408可以由任何类型的材料形成，例如硅、多晶硅、氧化物、任何半导体材料或这些层的组合。在其它实施例中，薄膜408可以由聚合物或金属形成。薄膜408可以如参考张力层404所描述的那样是任何厚度，例如诸如约200nmD
[0038]图8d示出在施加和根据第二掩模图案图案化光致抗蚀剂层410并对薄膜408执行进一步刻蚀工艺之后的结构。由此，图8d示出根据第二掩模图案图案化的薄膜408。
[0039]图8e示出在将张力层412沉积在图案化的薄膜408和图案化的张力层404上之后的结构。再次，张力层412可以遵循薄膜408的轮廓。在其它实施例中，该结构可以如上所述在沉积张力层412之前被平面化。张力层412可以如上面参考张力层404所描述的那样由任何材料和任何厚度形成。
[0040]图8f示出在施加和根据第三掩模图案图案化光致抗蚀剂层414并对张力层412执行另一刻蚀工艺之后的结构。由此，图8f示出根据第三掩模图案图案化的张力层412。
[0041]图8g和8h示出在释放步骤中去除光致抗蚀剂414以及去除牺牲层400之后所完成的测试结构的截面图。图Sg示出在制造期间没有被平面化的结构，以及图8h示出如上面所提到的在制造期间在层沉积之间被平面化的结构。如参考其它图所描述的，所述结构中的一些可能在去除牺牲层和释放薄膜之后断裂。在各种实施例中，张力层操作用于施加大约I GPa的张应力。在如图2-4中所描述的图案化切口的点处获取截面，但是相同的一般制造步骤可以应用于形成本文讨论的结构中的任何一种或等效结构。此外，本领域普通技术人员将认识到本文描述的各种步骤可以被修改以形成等效结构并且这种修改在本公开的范围内。
[0042]图9示出包括实施例测试结构101和功能块110的半导体晶片100的附加的顶视图。根据各种实施例，测试结构101可以包括如参考其它图描述的测试结构集合102和103，以及本质上是机械的或电气的其它测试结构。测试结构101可以如所示或者以任何其它布置分布在整个半导体晶片100上。功能块110可以包括机械结构(例如MEMS)、集成电路、或其组合。功能块115是类似于功能块110的功能块，除了测试结构101被包括在该功能块内以外。在各种实施例中，功能块是将在切割工艺中被单体化的各个管芯。由此，功能块115包括可以是管芯的一部分的测试结构101。
[0043]图10示出用于产生实施例测试结构的包括步骤502-512的另外的实施例制造顺序500的流程图。根据各种实施例，步骤502包括将牺牲材料布置在衬底上，步骤504包括将薄膜布置在牺牲材料上，以及步骤506包括将张应力材料布置在薄膜上。步骤508包括图案化张应力材料以暴露薄膜的一部分，以及步骤510包括图案化暴露部分中的薄膜以创建收缩区域。最后，步骤512包括去除牺牲材料以释放测试结构。
[0044]根据各种实施例，制造顺序500可以根据工艺步骤的另一次序被修改并且可以进一步包括其它处理步骤。特别地，可以根据参考图8a_8h描述的原理中的任何一个修改制造顺序500。例如，附加的张应力材料可以布置在薄膜下面，电极可以形成在衬底中，以及可以以任何次序执行附加的图案化步骤。
[0045]图11示出使用实施例测试结构确定薄膜的抗张强度的包括步骤552-558的实施例方法550的流程图。根据各种实施例，步骤552包括在晶片上制造多个不同的测试结构。该多个测试结构的每一个包括第一层(其是薄膜)和第二层(其是在张应力下的材料)。步骤554包括检查该多个不同的测试结构，以及步骤556包括识别该多个不同的测试结构的子集。该多个不同的测试结构的子集可以包括所有断开的测试结构。步骤558包括基于所识别的子集确定薄膜的抗张强度。
[0046]根据另外的实施例，方法550可以被修改以仅包括单个测试结构。在这样的实施例中，可以针对已知的或特定的断裂强度监控该结构。在一些实施例中，可以使用两个测试结构以便对断裂强度建立已知的上限和下限。在又另外的实施例中，在电气测试中也可以使用断裂的和未断裂的测试结构。在这样的实施例中，每个测试结构可以包括耦合到例如金属化体或接触焊盘的导电材料。电信号可以被施加到在形成测试结构的梁两端的导电材料。断裂的测试结构展示开路特性，并且未断裂的测试结构展示短路特性，其可以在测试期间提供有用的电性质。
[0047]根据各种实施例，方法550可以包括进一步的步骤和进一步的测试。本文描述的所有测试结构和等效物可以被包括在所述多个不同的测试结构中并且许多测试组可以被选择以便确定薄膜的抗张强度。此外，可以通过制造与不同薄膜或层相关联的多个测试结构来在晶片上测试多个薄膜层。
[0048]根据各种实施例，微制造的测试结构包括机械耦合在两个刚性锚部之间并布置在衬底之上的结构。该结构从衬底被释放并且包括机械耦合在所述两个刚性锚部之间的测试层。该测试层包括具有第一截面积的第一区域和具有比第一截面积小的第二截面积的收缩区域。该结构还包括布置在测试层的表面上与第一区域相邻的第一张应力层。
[0049]在各种实施例中，收缩区域的宽度从最宽点向最窄点逐渐变细。收缩区域的宽度也可以是恒定的。测试层可以具有孔，该孔形成紧接于该孔的收缩区域。测试结构还可以包括布置在该结构下面的衬底上的电极。在一些实施例中，测试结构包括布置在第一区域下面的测试层的底表面上的第二张应力层。第一张应力层可以布置在第一区域之上的测试层的顶表面上。在实施例中，第二截面积小于第一截面积的50%。第一张应力层可以被配置用于将张应力施加到测试层，该张应力不可操作用于引起测试层断裂。
[0050]根据各种实施例，微制造的测试结构包括制造在晶片上的多个张应力结构。所述多个张应力结构的每一个包括具有第一部分和第二部分的测试层和布置在测试层的第一部分上并且没有布置在测试层的第二部分上的第一张应力层。测试层的第二部分包括具有小于测试层的第一部分的截面积的收缩区域。所述多个张应力结构的第一张应力结构具有第一测试尺寸并且所述多个张应力结构的第二张应力结构具有第二测试尺寸。第二测试尺寸不同于第一测试尺寸。
[0051 ] 在各种实施例中，测试尺寸包括测试层的第一部分的平面区域、在收缩区域的中心处的测试层的宽度、收缩区域的长度或测试层的第二部分中的切口区域的平面面积。切口区域可以包括其中去除测试层、在测试层中形成孔的区域。在一些实施例中，切口区域具有矩形形状，切口区域具有圆形形状或者切口区域在测试层中包括两个孔。测试尺寸可以从对于第一张应力结构的第一值变化到对于最后张应力结构的第二值。
[0052]在各种实施例中，所述多个张应力结构的每一个还包括第二张应力层，所述第二张应力层布置在与第一张应力层相对的测试层的表面上和测试层的第一部分上并且没有布置在测试层的第二部分上。所述多个张应力结构的第一子集可以被配置成在制造期间或制造之后因通过第一张应力层施加到测试层的张应力而断开，以及所述多个张应力结构的第二子集可以被配置成在制造期间不断开。测试层可以在两个刚性锚部之间形成梁并且所述梁具有贯穿所述梁的整个长度的恒定宽度。在其它实施例中，测试层在两个刚性锚部之间形成梁并且所述梁具有贯穿所述梁的长度的锥形宽度，使得所述宽度在收缩区域中是最窄的。
[0053]根据各种实施例，微制造的测试结构包括制造在晶片上的多个张应力结构。所述多个张应力结构的每一个包括包含第一部分和第二部分的测试层和布置在测试层的第一部分上并且没有布置在测试层的第二部分上的张应力层。测试层的第二部分包括具有小于测试层的第一部分的截面积的收缩区域。所述多个张应力结构包括具有张应力层的张应力结构，所述张应力层被配置用于将不同的张应力密度施加到测试层上，相应的张应力层布置在所述测试层上。
[0054]在各种实施例中，所述多个张应力结构的第一子集被配置成在制造期间断开，以及所述多个张应力结构的第二子集没有被配置成在制造期间断开。第一和第二子集指示测试层的抗张强度。在一些实施例中，测试层在两个刚性锚部之间形成梁并且所述梁具有贯穿所述梁的长度的锥形宽度，使得所述宽度在收缩区域中是最窄的。在其它实施例中，所述梁具有贯穿所述梁的整个长度的恒定宽度，并且收缩区域在测试层中包括孔。所述多个张应力结构可以被配置有不同大小的收缩区域，使得一些收缩区域将在较低的张应力下断
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[0055]根据各种实施例，一种确定薄膜的抗张强度的方法包括在晶片上制造多个不同的测试结构，检查所述多个不同的测试结构，基于检查识别所述多个不同的测试结构的子集，以及基于所识别的子集确定薄膜的抗张强度。所述多个测试结构的每一个包括包含薄膜的第一层和具有在张应力下的材料的第二层。所述子集包括断开的测试结构。
[0 056]在各种实施例中，所述多个不同的测试结构包括在不同张应力下的结构。所述多个不同的测试结构的每一个可以包括第一层的收缩区域。
[0057]根据各种实施例，一种制造测试结构的方法包括将牺牲材料布置在衬底上，将薄膜布置在牺牲材料上，将第一张应力材料布置在薄膜上，图案化第一张应力材料以暴露薄膜的一部分，图案化暴露部分中的薄膜以创建收缩区域，以及去除牺牲材料以释放测试结构。
[0058]在各种实施例中，所述方法还包括将第二张应力材料布置在薄膜下面以及图案化第二张应力材料。张应力材料可以包括氮化硅。薄膜可以包括多晶硅。在一些实施例中，所述方法还包括在薄膜下面的衬底上形成电极。所述方法还可以包括形成具有不同值的测试尺寸的多个测试结构。在一些实施例中，所述测试尺寸与施加到所述多个测试结构的每一个的薄膜的张应力相关，并且所述不同值对应于施加到所述多个测试结构的每一个的薄膜的不同张应力。在其它实施例中，所述测试尺寸与形成在所述多个测试结构的每一个的薄膜中的收缩区域的截面积相关，并且所述收缩区域的截面积对应于测试结构的断裂强度。
[0059]本文描述的各种实施例的优点可以包括容易用于确定在已制造的器件中的薄膜的断裂强度或抗张强度的测试结构。在一些实施例中，测试结构可以用于在不使用专门测试设备的情况下确定断裂强度。特别地，测试结构可以通过显微镜与光学检查组合。另外的优点包括与IC或MEMS制造顺序高度兼容且对制造顺序造成很少影响或不造成影响的测试结构。根据另外的优点，本文描述的测试结构还可以通过将电信号施加到包括导电材料的断裂的和未断裂的测试结构两者而被并入电气测试中。在这样的实施例中，断裂的测试结构展示开路特性，并且未断裂的测试结构展示短路特性。
[0060]尽管已经参考说明性实施例描述了本发明，但是该描述并不旨在以限制性的意义来解释。所述说明性实施例的各种修改和组合，以及本发明的其它实施例，对于本领域技术人员在参考本描述时将是显而易见的。因此，所附权利要求旨在包含任何这样的修改或实施例。
【主权项】
1.一种微制造的测试结构，包括: 机械耦合在两个刚性锚部之间并布置在衬底之上的结构，其中所述结构从所述衬底被释放，所述结构包括: 机械耦合在所述两个刚性锚部之间的测试层，其中所述测试层包括具有第一截面积的第一区域和具有比第一截面积小的第二截面积的收缩区域；和 布置在所述测试层的表面上与第一区域相邻的第一张应力层。2.根据权利要求1所述的测试结构，其中所述收缩区域的宽度从最宽点向最窄点逐渐变细。3.根据权利要求1所述的测试结构，其中所述收缩区域的宽度是恒定的。4.根据权利要求1所述的测试结构，其中所述测试层具有孔，所述孔形成紧接于所述孔的收缩区域。5.根据权利要求1所述的测试结构，还包括布置在所述结构下面的所述衬底上的电极。6.根据权利要求1所述的测试结构，还包括布置在所述第一区域下面的所述测试层的底表面上的第二张应力层，以及其中所述第一张应力层布置在第一区域之上的所述测试层的顶表面上。7.根据权利要求1所述的测试结构，其中第二截面积小于第一截面积的50%。8.根据权利要求1所述的测试结构，其中所述第一张应力层被配置用于将张应力施加到所述测试层，以及其中所述张应力不可操作用于引起所述测试层断裂。9.一种微制造的测试结构，包括: 制造在晶片上的多个张应力结构，其中: 所述多个张应力结构的每一个包括: 包括第一部分和第二部分的测试层，其中所述测试层的第二部分包括具有小于所述测试层的第一部分的截面积的收缩区域，和 布置在所述测试层的第一部分上并且没有布置在所述测试层的第二部分上的第一张应力层； 所述多个张应力结构的第一张应力结构具有第一测试尺寸；并且 所述多个张应力结构的第二张应力结构具有第二测试尺寸，第二测试尺寸不同于第一测试尺寸。10.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述测试尺寸包括所述测试层的第一部分的平面面积。11.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述测试尺寸包括在所述收缩区域的中心处的所述测试层的宽度。12.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述测试尺寸包括所述收缩区域的长度。13.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述测试尺寸包括所述测试层的第二部分中的切口区域的平面面积，其中所述切口区域包括其中去除所述测试层、在所述测试层中形成孔的区域。14.根据权利要求13所述的测试结构，其中所述切口区域具有矩形形状。15.根据权利要求13所述的测试结构，其中所述切口区域具有圆形形状。16.根据权利要求13所述的测试结构，其中所述切口区域在所述测试层中包括两个孔。17.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述测试尺寸从对于所述第一张应力结构的第一值变化到对于最后张应力结构的第二值。18.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述多个张应力结构的每一个还包括第二张应力层，所述第二张应力层布置在与所述第一张应力层相对的所述测试层的表面上和所述测试层的第一部分上并且没有布置在所述测试层的第二部分上。19.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述多个张应力结构的第一子集被配置成在制造期间或制造之后因通过所述第一张应力层施加到所述测试层的张应力而断开，以及所述多个张应力结构的第二子集被配置成在制造期间不断开。20.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述测试层在两个刚性锚部之间形成梁并且所述梁具有贯穿所述梁的整个长度的恒定宽度。21.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述测试层在两个刚性锚部之间形成梁并且所述梁具有贯穿所述梁的长度的锥形宽度，使得所述宽度在所述收缩区域中是最窄的。22.—种微制造的测试结构，包括: 制造在晶片上的多个张应力结构，其中: 所述多个张应力结构的每一个包括: 包括第一部分和第二部分的测试层，其中所述测试层的第二部分包括具有小于所述测试层的第一部分的截面积的收缩区域，和 布置在所述测试层的第一部分上并且没有布置在所述测试层的第二部分上的张应力层；以及 所述多个张应力结构包括具有张应力层的张应力结构，所述张应力层被配置用于将不同的张应力密度施加到测试层，相应的张应力层布置在所述测试层上。23.根据权利要求22所述的测试结构，其中所述多个张应力结构的第一子集被配置成在制造期间断开，以及所述多个张应力结构的第二子集没有被配置成在制造期间断开，其中所述第一和第二子集指示所述测试层的抗张强度。24.根据权利要求23所述的测试结构，其中所述测试层在两个刚性锚部之间形成梁并且所述梁具有贯穿所述梁的长度的锥形宽度，使得所述宽度在所述收缩区域中是最窄的。25.根据权利要求23所述的测试结构，其中所述测试层在两个刚性锚部之间形成梁，所述梁具有贯穿所述梁的整个长度的恒定宽度，并且所述收缩区域在所述测试层中包括孔。26.根据权利要求23所述的测试结构，其中所述多个张应力结构被配置有不同大小的收缩区域，使得一些收缩区域将在较低的张应力下断裂。27.一种确定薄膜的抗张强度的方法，所述方法包括: 在晶片上制造多个不同的测试结构，其中所述多个测试结构的每一个包括包含薄膜的第一层和包含在张应力下的材料的第二层； 检查所述多个不同的测试结构； 基于所述检查识别所述多个不同的测试结构的子集，所述子集包括断开的测试结构；以及 基于所识别的子集确定薄膜的抗张强度。28.根据权利要求27所述的方法，其中所述多个不同的测试结构包括在不同张应力下的结构。29.根据权利要求27所述的方法，其中所述多个不同的测试结构的每一个包括第一层的收缩区域。30.一种制造测试结构的方法，所述方法包括: 将牺牲材料布置在衬底上； 将薄膜布置在所述牺牲材料上； 将第一张应力材料布置在所述薄膜上； 图案化所述第一张应力材料以暴露所述薄膜的一部分； 图案化暴露部分中的薄膜以创建收缩区域；以及 去除牺牲材料以释放所述测试结构。31.根据权利要求30所述的方法，还包括将第二张应力材料布置在所述薄膜下面以及图案化所述第二张应力材料。32.根据权利要求30所述的方法，其中所述张应力材料包括氮化硅。33.根据权利要求32所述的方法，其中所述薄膜包括多晶硅。34.根据权利要求30所述的方法，还包括在所述薄膜下面的所述衬底上形成电极。35.根据权利要求30所述的方法，还包括形成具有不同值的测试尺寸的多个测试结构。36.根据权利要求35所述的方法，其中所述测试尺寸与施加到所述多个测试结构的每一个的薄膜的张应力相关，并且所述不同值对应于施加到所述多个测试结构的每一个的薄膜的不同张应力。37.根据权利要求35所述的方法，其中所述测试尺寸与形成在所述多个测试结构的每一个的薄膜中的收缩区域的截面积相关，并且其中所述收缩区域的截面积对应于所述测试结构的断裂强度。
【专利摘要】本发明涉及用于微制造的断裂测试结构的系统和方法。根据实施例，一种微制造的测试结构包括机械耦合在两个刚性锚部之间并布置在衬底之上的结构。该结构从衬底被释放并且包括机械耦合在所述两个刚性锚部之间的测试层。该测试层包括具有第一截面积的第一区域和具有比第一截面积小的第二截面积的收缩区域。该结构还包括布置在测试层的表面上与第一区域相邻的第一张应力层。
【IPC分类】B81B7/00, G01N3/08, B81C1/00
【公开号】CN104891421
【申请号】CN201510099276
【发明人】J.布吕克纳, A.德赫, C.格拉策
【申请人】英飞凌科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月6日
【公告号】DE102015103286A1, US20150255407
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及微制造的结构，并且在具体的实施例中涉及用于微制造的断裂测试结构的系统和方法。
【背景技术】
[0002]微制造是一种制造微米级和更小的微型结构的工艺。在历史上，最早的微制造工艺用于集成电路制造，也称为“半导体加工”或“半导体器件制造”。此外，微机电系统(MEMS)、微系统(欧洲的术语)、微机械(日本的术语)的领域以及子领域，例如微流体/芯片实验室、光学MEMS、RF MEMS、功率MEMS、B1MEMS和其它向纳米级尺寸的扩展(例如NEMS，用于纳机电系统)已经使用、改编或扩展了微制造方法。平板显示器和太阳能电池也使用类似的技术。
[0003]通常，微制造工艺包括精确控制的步骤来形成具有特定形状或尺寸的微小结构。形成这些微小结构的工艺可以包括其中沉积或形成材料的添加步骤并且还可以包括其中通过图案化和刻蚀或其它已知的技术去除材料的减去步骤。这些小且变化的器件的制造在例如工艺变化、质量控制和结构表征方面呈现出许多挑战。
[0004]一个特定实例主题领域包括表征。由于已制造的器件具有在微米级或更小的尺寸，因此该器件性能或功能可能随材料或几何性质的仅仅小的变化而显著改变。此外，由于所用的工艺应用于这种微小的结构，即使对于在相同半导体晶片上利用相同的器件设计并因此在制造期间利用相同的处理步骤顺序制造的器件，工艺内的变化也可能使得材料或几何性质的小变化是普遍的。由此，例如，相同的设计可以应用于在单个晶片或在不同晶片上的100个器件，但是每个器件因工艺变化而具有显著不同的性能。于是表征已制造的器件以便确定实际性能可能是有用的，但并不总是容易的。
[0005]一种表征已制造的器件的方式是通过使用测试结构。测试结构是在晶片上利用设计器件制造的结构，其可以在制造期间或制造之后被测试以便确定已制造的设计器件的材料和几何性质。
【发明内容】
[0006]根据实施例，微制造的测试结构包括机械耦合在两个刚性锚部之间并布置在衬底之上的结构。该结构从衬底被释放并且包括机械耦合在所述两个刚性锚部之间的测试层。该测试层包括具有第一截面积的第一区域和具有比第一截面积小的第二截面积的收缩区域。该结构还包括布置在测试层的表面上与第一区域相邻的第一张应力层。
【附图说明】
[0007]为了更完整地理解本发明及其优点，现在对下面结合附图进行的描述进行参考，在附图中:
图1示出采用实施例测试结构的已制造的系统的框图； 图2a和2b分别示出实施例测试结构的截面图和顶视图；
图3示出包括第一组测试结构和第二组测试结构的实施例测试结构的布局图；
图4a_4h示出各种实施例测试结构的顶视图；
图5a和5b分别示出另外的实施例测试结构的截面图和顶视图；
图6示出包括第一组测试结构和第二组测试结构的另一实施例测试结构的布局图；
图7a_7e示出各种另外的实施例测试结构的顶视图；
图8a_8h示出实施例测试结构的实施例制造顺序；
图9示出包括实施例测试结构的半导体晶片的顶视图；
图10示出另外的实施例制造顺序的流程图；以及
图11示出使用实施例测试结构确定薄膜的抗张强度的实施例方法的流程图。
[0008]在不同图中的对应数字和符号通常指代对应部分，除非另有说明。各图被绘制以清除示出实施例的相关方面，并且没有必要按比例绘制。
【具体实施方式】
[0009]下面详细讨论各种实施例的制作和使用。然而应当领会的是，本文描述的各种实施例可适用于广泛的多种多样的特定上下文中。所讨论的特定实施例仅是说明制作和使用各种实施例的特定方式并且不应以有限的范围来解释。
[0010]在特定上下文中，即在已制造的测试结构中，并且更具体地在用于确定薄膜的断裂强度的测试结构中，关于各种实施例进行描述。本文描述的各种实施例中的一些包括微机电系统(MEMS)制造、集成电路(IC)制造、薄膜测试结构、薄膜测试结构的制造以及用于确定薄膜的断裂强度的测试结构。在其它实施例中，各方面也可以根据如本领域中已知的任何方式应用于涉及任何类型的测试结构的其它应用。
[0011]根据本文描述的各种实施例，已制造的薄膜或层可以具有变化的厚度和材料性质。由于这些变化，该层或薄膜的断裂强度也可以显著变化。在各种实施例中，本文公开了可以用于在制造期间或制造之后确定薄膜或层的断裂强度的测试结构。这些测试结构包括具有施加到每个结构的各种张应力的多个结构。该多个结构的子集被设计用于在制造顺序期间断裂。检查测试结构以及确定断裂的子集用于确定在测试下的薄膜或层的断裂强度。
[0012]图1示出采用实施例测试结构101的已制造的系统100的框图。根据各种实施例，已制造的系统100可以被称为晶片100并且可以包括在已制造的晶片上的多个部件，例如，诸如MEMS 104、集成电路(IC) 106和IC 108。晶片100可以包括附加的MEMS和IC或更少的MEMS或1C。如所示，测试结构101被制造在晶片100上。在一些实施例中，测试结构101被制造得相邻于正被测试的MEMS或1C，例如MEMS 104、IC 106和IC 108。在另外的实施例中，测试结构101仅用于测试紧邻的MEMS或1C。
[0013]根据各种实施例，可以使用任何类型的可能涉及例如许多步骤的制造工艺来制造晶片100，所述许多步骤包括通常在某种类型的衬底上执行的任何类型的层形成(例如生长或沉积)和任何类型的各层的图案化。本文讨论的制造步骤决不是限制性的，因为如本领域中已知的，实施例测试结构可以与任何制造步骤或工艺一起使用。如上面简要讨论的，制造工艺，并且尤其是微制造工艺(甚至是纳米制造工艺)尽管被高度控制但仍充满了变化。结构的尺度引起大约数微米、数纳米或者甚至更小的几何结构中的小变化，从而影响已制造的器件的整体性能。此外，已制造的结构的材料性质也经受变化并且材料性质的小变化也可能影响已制造的器件的整体性能。
[0014]至少由于这些原因，实施例测试结构101被制造在晶片100上以便表征已制造的结构。如本领域中已知的，许多类型的测试结构存在并且可以被制造在晶片100上并被包括在测试结构101中。本文描述的实施例包括用于测试薄膜或已制造的层的断裂强度的张应力测试结构。测试结构101还可以包括用于测试各种电气性质(例如诸如不同材料的电阻)的可选的电气测试结构。
[0015]除了对表征下面制造的一般需求之外，确定断裂强度在一些实施例中可以特别有益。例如，在许多移动应用(例如个人计算机、蜂窝电话和平板电脑)中普遍的MEMS扩音器中，可偏转隔膜位于MEMS器件的中心处。可偏转隔膜是一种类型的薄膜，其通常响应于进入扩音器的入射声压波被释放以进行偏转。扩音器的鲁棒性经常通过可偏转隔膜的特性来确定。例如，薄膜或层的断裂强度可以被确定以便表征诸如MEMS扩音器的器件。
[0016]图2a和2b分别示出实施例测试结构200的截面图和顶视图。根据各种实施例，测试结构200包括薄膜202、顶部张力膜204和底部张力膜206。薄膜202被附着在刚性锚部208和210之间并在薄膜202中的某一点处具有切口 212。在各种实施例中，使用与图1中的器件(例如MEMS 104)的特定薄膜相同的制造工艺来制造薄膜202，并且薄膜202可以被制造得相邻于晶片上的该器件。由此，薄膜202具有与已制造的器件中的在测试下的具体薄膜类似的性质和工艺变化。在一些实施例中，电极214可以形成在薄膜202下面并且可以被配置用于向薄膜202施加电压。电极214可以例如是衬底(未示出)中的掺杂区域、形成在衬底上的金属层或多晶娃层。
[0017]根据各种实施例，切口 212在薄膜202中产生收缩区域216。顶部和底部张力膜204和206在薄膜202上施加张应力。在一些实施例中，由张力膜204和206施加的张应力引起薄膜202在收缩区域216中断裂。在各种实施例中，图1中的测试结构101包括图2中的测试结构200的多种实施方式，其中不同的张应力被施加到薄膜202或不同的收缩区域216，这将在下面被讨论。在这样的实施例中，可以通过检查所述多个测试结构并识别哪些测试结构断裂来确定在测试下的薄膜的断裂强度。
[0018]图3示出包括第一组测试结构220和第二组测试结构225的实施例测试结构102的布局图。根据各种实施例，每组测试结构220和225包括如所示在测试结构102之上的各个测试结构201。测试结构201包括在薄膜202中的切口 212，所述薄膜202具有长径(横径)为a且短径(共轭直径)为b的椭圆形状。在各种实施例中，图1中的测试结构101可以包括单个测试结构102或多个测试结构102。
[0019]根据各种实施例，测试结构201中的薄膜202断裂所处的应力依赖于由切口 212限定的收缩区域216的大小和形状。此外，所施加的张应力通过被施加的张力膜204和206的量来确定。基于这些概念，测试结构组220和225被选择用于使所述多个测试结构中的一些测试结构201断裂并且不使其它测试结构断裂。第一组测试结构220包括具有贯穿组220中的所有测试结构201相等且恒定的长径a和短径b的测试结构201。然而，组220中的每个测试结构201具有形成在薄膜202上的不同量的张力膜204。在各种实施例中，张力膜206也可以以不同的量形成，或者在一些实施例 中可以省略张力膜206。
[0020]例如，组220中的顶部测试结构201可以具有被张力膜204 (或张力膜206，包含的)覆盖的薄膜202的90%，如所示。覆盖每个测试结构的百分比可以向下移动降低，使得底部测试结构201可以具有被张力膜204 (或张力膜206，包含的)覆盖的薄膜202的2%，如所示。在这种情况下，施加到组220中的每个测试结构201的张应力从对于顶部测试结构的最大值变动到对于底部测试结构的最小值。施加到每个结构的张应力的计算可以常规地由本领域技术人员使用数值逼近或更精确的有限元分析利用商业上可得到的或定制的软件来执行。
[0021]根据各种实施例，第二组测试结构225包括测试结构201，该测试结构201具有恒定的短径b和从顶部测试结构变动到底部测试结构的长径a。在该实施例中，针对组225的每个测试结构201，张力膜204以相同的量形成在薄膜上。由此，组225包括其中施加到每个测试结构201中的薄膜202的张应力是恒定的、而薄膜202将断裂所处的应力不恒定的实施例。如上面所讨论的，针对组225中的每个测试结构201，张力膜206也可以以相同的量被施加到薄膜202的底部。在其它实施例中，可以根据需要省略张力膜204或者206。
[0022]例如，组225中的每个测试结构201可以具有用张力膜204 (或张力膜206，包含的)覆盖的薄膜202的50%。由此，恒定的张应力被施加到组225中的每个测试结构201。每个测试结构201的强度如通过每个测试结构201中的收缩区域216的大小确定的那样变动。通过测试结构201中的长径a确定收缩区域216的大小，其从组225的顶部测试结构201中的最大值变化到组225的底部测试结构201中的最小值。由此，组225中的顶部测试结构201比底部测试结构201更有可能断裂，因为顶部结构中的收缩区域216更长，使得由薄膜202形成的整个梁更不牢固。在组225中，短径b被保持恒定。
[0023]根据各种实施例，对于组220中的每个测试结构201，长径a和短径b都是8 并且由薄膜202形成的梁的宽度w是10 Mm。对于组225中的测试结构201，短径b是8 Mm并且宽度w是10 Mm，而长径a从O Mm变动到100 Mm。在其它实施例中，每个尺寸可以采取任何值并且可以变化或者被保持恒定。此外，恒定的和变动的尺寸的任何组合可以用在各种实施例中。在另外的特定实施例中，宽度w可以从5 Mm变动到100 Mm，并且短径b可以从I Mm变动到100 Mm。在一些实施例中由耦合在锚部208和210之间的薄膜202形成的整个梁长度可以从100 Mm变动到500 Mm。在其它实施例中，梁长度可以短于100 Mm或长于500 Mm。在特别的实施例中，梁长度可以是400 Mm。此外，薄膜202被张力膜204(或张力膜206，包含的)覆盖的百分比可以是任何百分比。此外，切口的形状可以采取任何形式并产生多种类型的收缩区域，也将参考图4a-4h被解释。
[0024]在另外的实施例中，本文描述的发明概念也适用于纳米级结构。尽管已经主要参考MEMS给出实例尺寸，但是根据相同的概念，作为测试结构102的一部分的测试结构200可以应用于纳米级结构。在这样的实施例中，尺寸可以减小，同时仍可以应用将张应力施加到薄膜的相同原理。
[0025]图4a_4h示出如参考测试结构200和201描述的具有各种不同特征的各种实施例测试结构的顶视图。图4a示出具有矩形切口 212的测试结构。图4b示出具有圆形切口212的测试结构。图4c示出具有较大垂直直径的椭圆形切口 212的测试结构。图4d示出具有较大水平直径的椭圆形切口 212的测试结构。图4e示出具有菱形形状的切口 212的测试结构。图4f示出具有在锚部208附近的切口 212和在薄膜202右侧的张力膜204的测试结构。图4g示出具有在锚部208附近的矩形切口 212和在薄膜202右侧的张力膜204的测试结构。图4h示出具有切口 212和利用非方形图案图案化的张力膜204的测试结构。可以如上面参考图2和3所描述的那样形成和使用图4a-4h中的每个测试结构。例如，图4a-4h中的每个测试结构可以包括在薄膜202的底表面上的张力膜206。在各种实施例中，张力膜206可以被图案化以匹配张力膜204或者可以被不同地图案化。
[0026]图5a和5b分别示出另外的实施例测试结构300的截面图和顶视图。根据各种实施例，测试结构300包括薄膜302以及在上面的张力膜304和在下面的张力膜306。在各种实施例中，张力膜304或306可以被省略以及可以仅使用单个张力膜304或306。薄膜302还包括收缩区域316。如图5b中所示，在一些实施例中，收缩区域316是更易于断裂的变窄区域。薄膜302形成在刚性锚部308和310之间。测试结构300还可以包括电极314，用于施加附加力以便使由薄膜302形成的固支梁(fixed-fixed bean)偏转。测试结构300在梁的形状方面不同于测试结构200和在图4a-4h中讨论的各种实施例。测试结构300由锥形梁形成，通常不具有切口区域。在其它实施例中，所有实施例的元件可以自由互换，例如诸如测试结构300的锥形和测试结构200的切口。
[0027]正如在本文描述的其它测试结构的情况下，施加到薄膜302的张力与所施加的张力膜304和306的量有关。如从图5b中的顶视图看到的，重叠的面积越大，施加到薄膜302的张力越大。此外，梁越长且收缩区域越窄，断裂或破裂薄膜302所需的力越低。
[0028]图6示出包括第一组测试结构320和第二组测试结构325的实施例测试结构103的布局图。根据各种实施例，每组测试结构320和325包括如所示在测试结构103之上的各个测试结构300。测试结构300包括在薄膜302中的收缩区域316，其从在刚性锚部308和310处的较宽区域逐渐变细。未被覆盖的薄膜302的长度由长度a给定，并且由薄膜302形成的梁的宽度由宽度b给定。在各种实施例中，图1中的测试结构101可以包括单个测试结构103、多个测试结构103、或如参考图3所描述的测试结构102和测试结构103的某种组合。
[0029]如上面所讨论的，测试结构300中的薄膜302断裂所处的应力依赖于收缩区域316的大小和形状，其对于图5-7中所示的实施例通常由长度a和宽度b限定。此外，通过被施加的张力膜304和306的量来确定施加到由薄膜302形成的梁的张应力。
[0030]基于上面的概念，测试结构组320和325被选择用于使所述多个测试结构中的一些测试结构300a-300h断裂并且不使其它测试结构断裂。第一组测试结构320包括具有恒定的第一长度a且具有在图6中向下移动增加的宽度b的测试结构300a-300d。例如，组320中的每个梁的长度a可以是54 Mm,同时测试结构300a的宽度b是I Mm，测试结构300b的宽度b是2.5 Mm，测试结构300c的宽度b是5 Mm，以及测试结构300d的宽度b是10 Mffl。第二组测试结构325包括具有恒定的第一长度a且具有在图6中向下移动增加的宽度b的测试结构300e-300h。例如，组325中的每个梁的长度a可以是122 Mm,同时测试结构300e-330h的宽度b分别模仿组320中的测试结构300a_300d的宽度b。在各种实施例中，长度a和宽度b可以均被设置为任何值并且在不同的测试结构中可以分别地变化或者一起变化。
[0031]根据各种实施例，任何数目的测试结构300可以使用任何尺寸。例如，长度a可以从10 Mm变动到1000 Mm，并且宽度b可以从0.1 Mm变动到100 Mm。还可以使用其它尺寸。如上面所提到的，基于这些相同概念的纳米级结构也被预想。在这样的实施例中，除了其它与按比例缩放有关的修改之外，将形成具有纳米级宽度b和长度a的结构。
[0032]图7a_7e示出如参考测试结构300描述的具有各种不同特征的各种实施例测试结构的顶视图。图7a示出具有馈送到恒定宽度收缩区域中的两阶段线性锥形区域的测试结构。图7b示出具有馈送到另外的弯曲锥形收缩区域中的不同的两阶段线性锥形区域的测试结构。图7c示出具有馈送到另外的弯曲锥形收缩区域中的单阶段线性锥形区域的测试结构。图7d示出如图5a和5b中所示的自始至终具有弯曲锥形区域的测试结构，除了收缩区域316包括波纹318以外。图7e示出自始至终具有弯曲锥形区域的测试结构，除了收缩区域316直接耦合到锚部308以外。
[0033]可以如参考其它图所描述的那样形成和使用图7a_7e中的每个测试结构。例如，图7a-7h中的每个测试结构可以包括在薄膜302的底表面上的张力膜306。在各种实施例中，张力膜306可以被图案化以匹配张力膜304或者可以被不同地图案化。
[0034]图8a_8h示出根据本文描述的实施例中的任何一个的实施例测试结构的实施例制造顺序。图8a示出具有电极层402的结构，该电极层402可以是衬底(未示出，例如娃衬底)的掺杂部分。在各种实施例中，衬底可以是任何材料并且电极层402也可以是沉积在衬底上的金属层。牺牲层400沉积在电极层402的顶部上。在各种实施例中，牺牲层400可以由任何类型的材料形成，例如诸如二氧化硅、热氧化物、碳、正硅酸四乙酯(TEOS)或其它材料。张力层404沉积在牺牲层400上。在各种实施例中，张力层404可以由当被释放时施加张力的任何材料形成，例如诸如氮化硅或氧化铝。
[0035]根据各种实施例，张力层404可以是任何厚度。在一些特别的实施例中，张力 层404在50 nm和I Mm之间厚，并且特别地在一个实施例中是大约200 nm。根据各种实施例，牺牲层400比张力层404厚得多，例如诸如至少10倍厚。在替换实施例中，不管张力层404的厚度，牺牲层400可以任何厚度。
[0036]图8b示出在施加和根据第一掩模图案图案化光致抗蚀剂层406并对张力层404执行刻蚀工艺之后的结构。由此，图Sb示出根据第一掩模图案图案化的张力层404。
[0037]图8c示出在将薄膜408沉积在图案化的张力层404上之后的结构。在各种实施例中，薄膜408可以形成匹配张力层404的图案化的轮廓。在其它实施例中，可以沉积附加的牺牲层材料或另一材料并且该结构可以经历化学机械抛光(CMP)或等效工艺以在沉积薄膜408之前平面化该结构。根据各种实施例，薄膜408可以由任何类型的材料形成，例如硅、多晶硅、氧化物、任何半导体材料或这些层的组合。在其它实施例中，薄膜408可以由聚合物或金属形成。薄膜408可以如参考张力层404所描述的那样是任何厚度，例如诸如约200nmD
[0038]图8d示出在施加和根据第二掩模图案图案化光致抗蚀剂层410并对薄膜408执行进一步刻蚀工艺之后的结构。由此，图8d示出根据第二掩模图案图案化的薄膜408。
[0039]图8e示出在将张力层412沉积在图案化的薄膜408和图案化的张力层404上之后的结构。再次，张力层412可以遵循薄膜408的轮廓。在其它实施例中，该结构可以如上所述在沉积张力层412之前被平面化。张力层412可以如上面参考张力层404所描述的那样由任何材料和任何厚度形成。
[0040]图8f示出在施加和根据第三掩模图案图案化光致抗蚀剂层414并对张力层412执行另一刻蚀工艺之后的结构。由此，图8f示出根据第三掩模图案图案化的张力层412。
[0041]图8g和8h示出在释放步骤中去除光致抗蚀剂414以及去除牺牲层400之后所完成的测试结构的截面图。图Sg示出在制造期间没有被平面化的结构，以及图8h示出如上面所提到的在制造期间在层沉积之间被平面化的结构。如参考其它图所描述的，所述结构中的一些可能在去除牺牲层和释放薄膜之后断裂。在各种实施例中，张力层操作用于施加大约I GPa的张应力。在如图2-4中所描述的图案化切口的点处获取截面，但是相同的一般制造步骤可以应用于形成本文讨论的结构中的任何一种或等效结构。此外，本领域普通技术人员将认识到本文描述的各种步骤可以被修改以形成等效结构并且这种修改在本公开的范围内。
[0042]图9示出包括实施例测试结构101和功能块110的半导体晶片100的附加的顶视图。根据各种实施例，测试结构101可以包括如参考其它图描述的测试结构集合102和103，以及本质上是机械的或电气的其它测试结构。测试结构101可以如所示或者以任何其它布置分布在整个半导体晶片100上。功能块110可以包括机械结构(例如MEMS)、集成电路、或其组合。功能块115是类似于功能块110的功能块，除了测试结构101被包括在该功能块内以外。在各种实施例中，功能块是将在切割工艺中被单体化的各个管芯。由此，功能块115包括可以是管芯的一部分的测试结构101。
[0043]图10示出用于产生实施例测试结构的包括步骤502-512的另外的实施例制造顺序500的流程图。根据各种实施例，步骤502包括将牺牲材料布置在衬底上，步骤504包括将薄膜布置在牺牲材料上，以及步骤506包括将张应力材料布置在薄膜上。步骤508包括图案化张应力材料以暴露薄膜的一部分，以及步骤510包括图案化暴露部分中的薄膜以创建收缩区域。最后，步骤512包括去除牺牲材料以释放测试结构。
[0044]根据各种实施例，制造顺序500可以根据工艺步骤的另一次序被修改并且可以进一步包括其它处理步骤。特别地，可以根据参考图8a_8h描述的原理中的任何一个修改制造顺序500。例如，附加的张应力材料可以布置在薄膜下面，电极可以形成在衬底中，以及可以以任何次序执行附加的图案化步骤。
[0045]图11示出使用实施例测试结构确定薄膜的抗张强度的包括步骤552-558的实施例方法550的流程图。根据各种实施例，步骤552包括在晶片上制造多个不同的测试结构。该多个测试结构的每一个包括第一层(其是薄膜)和第二层(其是在张应力下的材料)。步骤554包括检查该多个不同的测试结构，以及步骤556包括识别该多个不同的测试结构的子集。该多个不同的测试结构的子集可以包括所有断开的测试结构。步骤558包括基于所识别的子集确定薄膜的抗张强度。
[0046]根据另外的实施例，方法550可以被修改以仅包括单个测试结构。在这样的实施例中，可以针对已知的或特定的断裂强度监控该结构。在一些实施例中，可以使用两个测试结构以便对断裂强度建立已知的上限和下限。在又另外的实施例中，在电气测试中也可以使用断裂的和未断裂的测试结构。在这样的实施例中，每个测试结构可以包括耦合到例如金属化体或接触焊盘的导电材料。电信号可以被施加到在形成测试结构的梁两端的导电材料。断裂的测试结构展示开路特性，并且未断裂的测试结构展示短路特性，其可以在测试期间提供有用的电性质。
[0047]根据各种实施例，方法550可以包括进一步的步骤和进一步的测试。本文描述的所有测试结构和等效物可以被包括在所述多个不同的测试结构中并且许多测试组可以被选择以便确定薄膜的抗张强度。此外，可以通过制造与不同薄膜或层相关联的多个测试结构来在晶片上测试多个薄膜层。
[0048]根据各种实施例，微制造的测试结构包括机械耦合在两个刚性锚部之间并布置在衬底之上的结构。该结构从衬底被释放并且包括机械耦合在所述两个刚性锚部之间的测试层。该测试层包括具有第一截面积的第一区域和具有比第一截面积小的第二截面积的收缩区域。该结构还包括布置在测试层的表面上与第一区域相邻的第一张应力层。
[0049]在各种实施例中，收缩区域的宽度从最宽点向最窄点逐渐变细。收缩区域的宽度也可以是恒定的。测试层可以具有孔，该孔形成紧接于该孔的收缩区域。测试结构还可以包括布置在该结构下面的衬底上的电极。在一些实施例中，测试结构包括布置在第一区域下面的测试层的底表面上的第二张应力层。第一张应力层可以布置在第一区域之上的测试层的顶表面上。在实施例中，第二截面积小于第一截面积的50%。第一张应力层可以被配置用于将张应力施加到测试层，该张应力不可操作用于引起测试层断裂。
[0050]根据各种实施例，微制造的测试结构包括制造在晶片上的多个张应力结构。所述多个张应力结构的每一个包括具有第一部分和第二部分的测试层和布置在测试层的第一部分上并且没有布置在测试层的第二部分上的第一张应力层。测试层的第二部分包括具有小于测试层的第一部分的截面积的收缩区域。所述多个张应力结构的第一张应力结构具有第一测试尺寸并且所述多个张应力结构的第二张应力结构具有第二测试尺寸。第二测试尺寸不同于第一测试尺寸。
[0051 ] 在各种实施例中，测试尺寸包括测试层的第一部分的平面区域、在收缩区域的中心处的测试层的宽度、收缩区域的长度或测试层的第二部分中的切口区域的平面面积。切口区域可以包括其中去除测试层、在测试层中形成孔的区域。在一些实施例中，切口区域具有矩形形状，切口区域具有圆形形状或者切口区域在测试层中包括两个孔。测试尺寸可以从对于第一张应力结构的第一值变化到对于最后张应力结构的第二值。
[0052]在各种实施例中，所述多个张应力结构的每一个还包括第二张应力层，所述第二张应力层布置在与第一张应力层相对的测试层的表面上和测试层的第一部分上并且没有布置在测试层的第二部分上。所述多个张应力结构的第一子集可以被配置成在制造期间或制造之后因通过第一张应力层施加到测试层的张应力而断开，以及所述多个张应力结构的第二子集可以被配置成在制造期间不断开。测试层可以在两个刚性锚部之间形成梁并且所述梁具有贯穿所述梁的整个长度的恒定宽度。在其它实施例中，测试层在两个刚性锚部之间形成梁并且所述梁具有贯穿所述梁的长度的锥形宽度，使得所述宽度在收缩区域中是最窄的。
[0053]根据各种实施例，微制造的测试结构包括制造在晶片上的多个张应力结构。所述多个张应力结构的每一个包括包含第一部分和第二部分的测试层和布置在测试层的第一部分上并且没有布置在测试层的第二部分上的张应力层。测试层的第二部分包括具有小于测试层的第一部分的截面积的收缩区域。所述多个张应力结构包括具有张应力层的张应力结构，所述张应力层被配置用于将不同的张应力密度施加到测试层上，相应的张应力层布置在所述测试层上。
[0054]在各种实施例中，所述多个张应力结构的第一子集被配置成在制造期间断开，以及所述多个张应力结构的第二子集没有被配置成在制造期间断开。第一和第二子集指示测试层的抗张强度。在一些实施例中，测试层在两个刚性锚部之间形成梁并且所述梁具有贯穿所述梁的长度的锥形宽度，使得所述宽度在收缩区域中是最窄的。在其它实施例中，所述梁具有贯穿所述梁的整个长度的恒定宽度，并且收缩区域在测试层中包括孔。所述多个张应力结构可以被配置有不同大小的收缩区域，使得一些收缩区域将在较低的张应力下断
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[0055]根据各种实施例，一种确定薄膜的抗张强度的方法包括在晶片上制造多个不同的测试结构，检查所述多个不同的测试结构，基于检查识别所述多个不同的测试结构的子集，以及基于所识别的子集确定薄膜的抗张强度。所述多个测试结构的每一个包括包含薄膜的第一层和具有在张应力下的材料的第二层。所述子集包括断开的测试结构。
[0 056]在各种实施例中，所述多个不同的测试结构包括在不同张应力下的结构。所述多个不同的测试结构的每一个可以包括第一层的收缩区域。
[0057]根据各种实施例，一种制造测试结构的方法包括将牺牲材料布置在衬底上，将薄膜布置在牺牲材料上，将第一张应力材料布置在薄膜上，图案化第一张应力材料以暴露薄膜的一部分，图案化暴露部分中的薄膜以创建收缩区域，以及去除牺牲材料以释放测试结构。
[0058]在各种实施例中，所述方法还包括将第二张应力材料布置在薄膜下面以及图案化第二张应力材料。张应力材料可以包括氮化硅。薄膜可以包括多晶硅。在一些实施例中，所述方法还包括在薄膜下面的衬底上形成电极。所述方法还可以包括形成具有不同值的测试尺寸的多个测试结构。在一些实施例中，所述测试尺寸与施加到所述多个测试结构的每一个的薄膜的张应力相关，并且所述不同值对应于施加到所述多个测试结构的每一个的薄膜的不同张应力。在其它实施例中，所述测试尺寸与形成在所述多个测试结构的每一个的薄膜中的收缩区域的截面积相关，并且所述收缩区域的截面积对应于测试结构的断裂强度。
[0059]本文描述的各种实施例的优点可以包括容易用于确定在已制造的器件中的薄膜的断裂强度或抗张强度的测试结构。在一些实施例中，测试结构可以用于在不使用专门测试设备的情况下确定断裂强度。特别地，测试结构可以通过显微镜与光学检查组合。另外的优点包括与IC或MEMS制造顺序高度兼容且对制造顺序造成很少影响或不造成影响的测试结构。根据另外的优点，本文描述的测试结构还可以通过将电信号施加到包括导电材料的断裂的和未断裂的测试结构两者而被并入电气测试中。在这样的实施例中，断裂的测试结构展示开路特性，并且未断裂的测试结构展示短路特性。
[0060]尽管已经参考说明性实施例描述了本发明，但是该描述并不旨在以限制性的意义来解释。所述说明性实施例的各种修改和组合，以及本发明的其它实施例，对于本领域技术人员在参考本描述时将是显而易见的。因此，所附权利要求旨在包含任何这样的修改或实施例。
【主权项】
1.一种微制造的测试结构，包括: 机械耦合在两个刚性锚部之间并布置在衬底之上的结构，其中所述结构从所述衬底被释放，所述结构包括: 机械耦合在所述两个刚性锚部之间的测试层，其中所述测试层包括具有第一截面积的第一区域和具有比第一截面积小的第二截面积的收缩区域；和 布置在所述测试层的表面上与第一区域相邻的第一张应力层。2.根据权利要求1所述的测试结构，其中所述收缩区域的宽度从最宽点向最窄点逐渐变细。3.根据权利要求1所述的测试结构，其中所述收缩区域的宽度是恒定的。4.根据权利要求1所述的测试结构，其中所述测试层具有孔，所述孔形成紧接于所述孔的收缩区域。5.根据权利要求1所述的测试结构，还包括布置在所述结构下面的所述衬底上的电极。6.根据权利要求1所述的测试结构，还包括布置在所述第一区域下面的所述测试层的底表面上的第二张应力层，以及其中所述第一张应力层布置在第一区域之上的所述测试层的顶表面上。7.根据权利要求1所述的测试结构，其中第二截面积小于第一截面积的50%。8.根据权利要求1所述的测试结构，其中所述第一张应力层被配置用于将张应力施加到所述测试层，以及其中所述张应力不可操作用于引起所述测试层断裂。9.一种微制造的测试结构，包括: 制造在晶片上的多个张应力结构，其中: 所述多个张应力结构的每一个包括: 包括第一部分和第二部分的测试层，其中所述测试层的第二部分包括具有小于所述测试层的第一部分的截面积的收缩区域，和 布置在所述测试层的第一部分上并且没有布置在所述测试层的第二部分上的第一张应力层； 所述多个张应力结构的第一张应力结构具有第一测试尺寸；并且 所述多个张应力结构的第二张应力结构具有第二测试尺寸，第二测试尺寸不同于第一测试尺寸。10.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述测试尺寸包括所述测试层的第一部分的平面面积。11.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述测试尺寸包括在所述收缩区域的中心处的所述测试层的宽度。12.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述测试尺寸包括所述收缩区域的长度。13.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述测试尺寸包括所述测试层的第二部分中的切口区域的平面面积，其中所述切口区域包括其中去除所述测试层、在所述测试层中形成孔的区域。14.根据权利要求13所述的测试结构，其中所述切口区域具有矩形形状。15.根据权利要求13所述的测试结构，其中所述切口区域具有圆形形状。16.根据权利要求13所述的测试结构，其中所述切口区域在所述测试层中包括两个孔。17.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述测试尺寸从对于所述第一张应力结构的第一值变化到对于最后张应力结构的第二值。18.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述多个张应力结构的每一个还包括第二张应力层，所述第二张应力层布置在与所述第一张应力层相对的所述测试层的表面上和所述测试层的第一部分上并且没有布置在所述测试层的第二部分上。19.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述多个张应力结构的第一子集被配置成在制造期间或制造之后因通过所述第一张应力层施加到所述测试层的张应力而断开，以及所述多个张应力结构的第二子集被配置成在制造期间不断开。20.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述测试层在两个刚性锚部之间形成梁并且所述梁具有贯穿所述梁的整个长度的恒定宽度。21.根据权利要求9所述的测试结构，其中所述测试层在两个刚性锚部之间形成梁并且所述梁具有贯穿所述梁的长度的锥形宽度，使得所述宽度在所述收缩区域中是最窄的。22.—种微制造的测试结构，包括: 制造在晶片上的多个张应力结构，其中: 所述多个张应力结构的每一个包括: 包括第一部分和第二部分的测试层，其中所述测试层的第二部分包括具有小于所述测试层的第一部分的截面积的收缩区域，和 布置在所述测试层的第一部分上并且没有布置在所述测试层的第二部分上的张应力层；以及 所述多个张应力结构包括具有张应力层的张应力结构，所述张应力层被配置用于将不同的张应力密度施加到测试层，相应的张应力层布置在所述测试层上。23.根据权利要求22所述的测试结构，其中所述多个张应力结构的第一子集被配置成在制造期间断开，以及所述多个张应力结构的第二子集没有被配置成在制造期间断开，其中所述第一和第二子集指示所述测试层的抗张强度。24.根据权利要求23所述的测试结构，其中所述测试层在两个刚性锚部之间形成梁并且所述梁具有贯穿所述梁的长度的锥形宽度，使得所述宽度在所述收缩区域中是最窄的。25.根据权利要求23所述的测试结构，其中所述测试层在两个刚性锚部之间形成梁，所述梁具有贯穿所述梁的整个长度的恒定宽度，并且所述收缩区域在所述测试层中包括孔。26.根据权利要求23所述的测试结构，其中所述多个张应力结构被配置有不同大小的收缩区域，使得一些收缩区域将在较低的张应力下断裂。27.一种确定薄膜的抗张强度的方法，所述方法包括: 在晶片上制造多个不同的测试结构，其中所述多个测试结构的每一个包括包含薄膜的第一层和包含在张应力下的材料的第二层； 检查所述多个不同的测试结构； 基于所述检查识别所述多个不同的测试结构的子集，所述子集包括断开的测试结构；以及 基于所识别的子集确定薄膜的抗张强度。28.根据权利要求27所述的方法，其中所述多个不同的测试结构包括在不同张应力下的结构。29.根据权利要求27所述的方法，其中所述多个不同的测试结构的每一个包括第一层的收缩区域。30.一种制造测试结构的方法，所述方法包括: 将牺牲材料布置在衬底上； 将薄膜布置在所述牺牲材料上； 将第一张应力材料布置在所述薄膜上； 图案化所述第一张应力材料以暴露所述薄膜的一部分； 图案化暴露部分中的薄膜以创建收缩区域；以及 去除牺牲材料以释放所述测试结构。31.根据权利要求30所述的方法，还包括将第二张应力材料布置在所述薄膜下面以及图案化所述第二张应力材料。32.根据权利要求30所述的方法，其中所述张应力材料包括氮化硅。33.根据权利要求32所述的方法，其中所述薄膜包括多晶硅。34.根据权利要求30所述的方法，还包括在所述薄膜下面的所述衬底上形成电极。35.根据权利要求30所述的方法，还包括形成具有不同值的测试尺寸的多个测试结构。36.根据权利要求35所述的方法，其中所述测试尺寸与施加到所述多个测试结构的每一个的薄膜的张应力相关，并且所述不同值对应于施加到所述多个测试结构的每一个的薄膜的不同张应力。37.根据权利要求35所述的方法，其中所述测试尺寸与形成在所述多个测试结构的每一个的薄膜中的收缩区域的截面积相关，并且其中所述收缩区域的截面积对应于所述测试结构的断裂强度。
【专利摘要】本发明涉及用于微制造的断裂测试结构的系统和方法。根据实施例，一种微制造的测试结构包括机械耦合在两个刚性锚部之间并布置在衬底之上的结构。该结构从衬底被释放并且包括机械耦合在所述两个刚性锚部之间的测试层。该测试层包括具有第一截面积的第一区域和具有比第一截面积小的第二截面积的收缩区域。该结构还包括布置在测试层的表面上与第一区域相邻的第一张应力层。
【IPC分类】B81B7/00, G01N3/08, B81C1/00
【公开号】CN104891421
【申请号】CN201510099276
【发明人】J.布吕克纳, A.德赫, C.格拉策
【申请人】英飞凌科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月6日
【公告号】DE102015103286A1, US20150255407
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