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《一种简单的表面加工多晶硅薄膜热扩散率在线测试结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第8期电子学报Vo.l34No.82006年8月ACTAELECTRONICASINICAAug.2006一种简单的表面加工多晶硅薄膜热扩散率在线测试结构戚丽娜,黄庆安,李伟华(东南大学MEMS教育部重点实验室,江苏南京210096)摘要:本文提出了一种表面加工多晶硅薄膜的在线测试结构.模型综合考虑了辐射、对流以及向衬底的传热等因素的影响,通过分析两个长度不同但宽度与厚度相同的梁在相同加热电流下的瞬态电阻变化特性,来提取多晶硅薄膜的热扩散系数.用ANSYS软件验证了该模型的正确性,通过实验测得表
2、面加工多晶硅薄膜的热扩散率为1.56205910310m/s.关键词:多晶硅薄膜;热扩散率;瞬态特性中图分类号:TN304.055文献标识码:A文章编号:03722112(2006)08154904OnLineExtractionforThermalDiffusivityofSurfaceMicromachinedPolysiliconThinFilmsQILina,HUANGQingan,LIWeihua(KeyLaboratoryofMEMSofMinistryofEduca
3、tion,SoutheastUniversity,Nanjing,Jiangsu210096,China)Abstract:Ateststructuretomeasurethediffusivityofpolysiliconthinfilmsisproposed.Theradiantheatlossandtheconvectiveheatlossfromthestructurehavebeenconsidered.Thesameheatingconstantcurrentisappliedinthetwobeams,wi
4、ththesamewidthandthicknessbutvariantlength.Thechangeofresistancewithtimeuptothermalsteadystateismeasuredusingaseparationcircui,tandthenthermaldiffusivitycanbeobtained.ThemodelhasbeenverifiedbyANSYS.Theex562perimentsshowathermaldiffusivityof1.05910310m/s.Keyw
5、ords:polysiliconthinfilms;thermaldiffusivity;transientcharacteristic艺线的在线测量.1引言2测试理论模型多晶硅薄膜作为微执行器、微传感器等MEMS器件的[1][7]重要构件,其热学性能直接影响着器件的热电性能.而首先电阻率和温度的关系一般表示为:多晶硅薄膜的热扩散率则是器件动态相应的关键参数.所=以有必要测量多晶硅薄膜的热扩散系数,更好地实现对微式中为电阻率的线性温度系数,和!分别为梁在温度执行器和微
6、传感器的优化.T和T!下的电阻率.一些传统的测试结构有Arx,Paul和Baltes提出的对表面加工的两端固支梁,当在梁上施加一恒定电流[2~4]CMOS工艺下实现的悬臂梁和桥式结构,利用傅立叶时,梁受热最终达到热稳态,其加热过程中的瞬态传热方[5,6][1]变换分析测得薄膜的热扩散系数,相位敏感技术、周期程为:22性加热法,等等.但这些测试结构和方法,需要把测试结构T1TJ02=+置放在真空环境下,而且测试过程比较复杂,有很多需要xaptK!2借助特定的测试仪器,象红外热源、激光器等.因此不可能
7、GJ0!=-(3)实现薄膜热扩散系数的在线提取.本文旨在提出一种在线kwhk提取多晶硅薄膜热扩散系数的简单测量模型和方法.通过*3SG=∀(2h+w)+4!#(2h+w)T!+w(4)建立的提取模型,并用ANSYS模拟结果进行了验证,最后RT用表面加工工艺制作的多晶硅薄膜进行了测试.可作为工式中,ap是多晶硅的热扩散系数,J是加热电流的电流密收稿日期:20051018;修回日期:20051229基金项目:国家863高科技研究发展计划(No.2003AA404010)1550电子学报2006
8、年度,0是多晶硅电阻的初始电阻率,T!为衬底温度(也就是的建立和理论的推导都是成立的.并且通过模拟可以发现室温),k是多晶硅的热导率,为多晶硅电阻的温度系数,电阻温度系数的大小对于该模型热扩散率的提取并没有*8∀是自然对流系数,!是梁的辐射发射率,#=5.6710影响.24h2tvW/(m∀K)
