MEMS器件深槽側(cè)壁形貌測試方法研究.pdf

1、干涉顯微鏡法是一種獲取表面形貌特征的光學測量技術(shù)，在半導(dǎo)體器件、光學加工、MEMS技術(shù)和微納米材料分析領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。隨著微機電系統(tǒng)MEMS的發(fā)展，干涉顯微技術(shù)在MEMS工藝中可以作為非接觸、高精度的在線無損檢測手段，特別是在MEMS高深寬比微細結(jié)構(gòu)加工工藝檢測方面具有顯著的發(fā)展?jié)摿?。通常MEMS高深寬比微細結(jié)構(gòu)大約是寬度為1～10μm，高度為10～500μm的微結(jié)構(gòu)，深寬比一般在10:1到100:1之間。對于現(xiàn)有測量儀器而言，只能在破環(huán)

2、高深寬比MEMS器件結(jié)構(gòu)的條件下進行測量，無法實現(xiàn)在線無損檢測。因此，研究開發(fā)一種針對MEMS器件深槽側(cè)壁形貌的無損測試方法具有迫切的現(xiàn)實需求和重要的科學意義。 本文圍繞MEMS器件深槽側(cè)壁形貌的無損測試技術(shù)這一主題，利用MEMS器件半導(dǎo)體材料(Si、GaAs)在紅外光波段的透明特性，提出了一種基于紅外白光干涉技術(shù)的MEMS器件溝槽側(cè)壁表面輪廓的測試方法，并搭建紅外白光干涉測試系統(tǒng)平臺，同時對測試系統(tǒng)進行相關(guān)實驗驗證。按照工作開

3、展的順序，本文的研究內(nèi)容可歸納為以下幾個方面： (1)對干涉測量技術(shù)及儀器進行全面分析，針對MEMS工藝中在線無損檢測技術(shù)要求提出新的測量方案。依據(jù)半導(dǎo)體材料的光學特性理論，利用硅半導(dǎo)體單晶材料對于波長大于1.1μm的紅外光的透明特性，創(chuàng)新性的提出了基于紅外白光干涉技術(shù)的MEMS器件高深寬比結(jié)構(gòu)側(cè)壁表面輪廓測試方法，利用近紅外光透過硅結(jié)構(gòu)深入探測可見光無法達到的深槽側(cè)壁表面。 (2)依據(jù)提出的紅外白光干涉測量方法，研究滿

4、足系統(tǒng)要求測量算法；分析了測試系統(tǒng)中關(guān)鍵部件紅外光源與紅外探測器的性能指標要求以及對干涉條紋的影響規(guī)律；光學測量系統(tǒng)分析；PZT微位移器的性能測試及操作控制軟件部分，最終設(shè)計研制并搭建完成測試系統(tǒng)平臺。 (3)采用硅/玻璃鍵合樣品，驗證測試系統(tǒng)的測試效果。通過搭建的測試系統(tǒng)獲得了硅/玻璃鍵合樣品透射干涉圖樣，對實驗結(jié)果進行分析，并獲取三維形貌圖。測試結(jié)果驗證新的測試方法及測試系統(tǒng)，完全可以對下一步的MEMS器件溝槽樣品側(cè)壁表面形