Модуляційно-поляризаційний метод вимірювання внутрішніх механічних напружень в мікроелектронних структурах SI-AL

Abstract

В роботі описується дослідження мікроелектронного сенсора тиску, роль мембрани якого виконує кремнієва пластина з напиленими на неї алюмінієвими провідниками та тензорезистором. Показано, що в початковому стані на поверхні мембрани існує розподіл механічних напружень, який спричинений геометрією сенсора, а також є наслідком напилення алюмінієвих провідників та тензорезистора. Приведені результати теоретичних досліджень, на відмінну від існуючих ідеалізованих, дозволяють безпосередньо вимірювати та розраховувати початкові параметри механічних напружень кремнієвих структур, а не приймати їх значення за нуль, що дозволяє поліпшити, таким чином, метрологічні параметри сенсорів.

The paper describes the research of microelectronic pressure sensor membrane which is made of a silicon wafer with deposited aluminum conductors and strain gage. It is shown that there is a distribution of mechanical stresses on the membrane surface in the initial state, which are caused by the geometry of the sensor as well as aluminum conductors and strain gage deposition. The results of theoretical research, unlike idealized present, allow to measure directly and calculate the initial parameters of silicon structure stresses, and do not give them zero value. It can improve metrological parameters of sensors. Modulation polarization technique for stress measurement using reflected polarized radiation is described. Experimental results demonstrate a sufficient sensitivity of the measuring equipment to membrane internal stress redistribution caused by heating after operation power is applied to the integral pressure sensor.