单晶硅CTE的精确测量和控制，对于确保器件性能和稳定性至关重要。在半导体器件制造过程中，单晶硅作为衬底材料，CTE值需与晶体薄膜的CTE值相匹配，以避免晶体薄膜在温度变化时出现应力变形，从而影响器件性能。在MEMS器件中，单晶硅通常作为结构材料，其CTE值对于器件的尺寸稳定性和性能稳定性同样具有重要影响。
新拓三维XTDIC-MICRO显微应变测量系统，可搭配光学冷热台（-190℃—600℃），用于微观尺度的材料力学测试，及芯片半导体材料和器件的热膨胀系数、翘曲和位移、应变等参数的测试分析，具有精度高、体积小等优点。
XTDIC-MICRO显微应变测量系统技术参数：
测量维度：二维、三维
测量视野：1mm~10mm
测量精度：精度最高可达20με，范围（0.005%—500%）
温度箱加热装置：-190℃—600℃
微小尺寸力学测试：试验机（5000N）
显微DIC技术用于膨胀参数CTE测定
单晶硅的CTE值可能会随着温度的变化而发生变化。因此，在实际应用中，需要根据具体的工作温度范围来选择合适的单晶硅材料，并对其进行相应的CTE测试和控制。
为了测定单晶硅CTE值，采用XTDIC-MICRO显微应变测量系统，与数控温度控制的光学冷热系统相结合，实现单晶硅高温环境下的非接触式膨胀参数测量。
测试目的
采用显微DIC应变测量系统，在不同温度环境下评估单晶硅CTE系数，并记录测试过程以及测试结果，相关的试验数据可用于验证解析模型的正确性。
单晶硅试样表面制作散斑
显微DIC测量精确度测试验证
实验开始前，使用晶体硅试样，对显微DIC测量系统设备准确度分析，已知单晶硅CTE值为：2.62×10^(－6)／℃（引自《集成电路入门》，P．13），以此进行DIC显微测量准确度确认。
新拓三维显微DIC测量系统测得数据精度较高，初始状态对比数据：
X 向平均分布：2.75E-06~2.94E-06
Y 向平均分布：2.65E-06~2.88E-06
单晶硅 CTE实验过程
（1） 试验前，先将单晶硅测试样品进行单次热处理，以消除产品试样内应力影响。
热处理条件：分别在光学冷热系统将单晶硅试样温度降至20°C（液氮降温），然后提升至50°C、75℃、100℃、125℃，中间保持2-5min，温度保持完成后，DIC显微测量系统分别以1Hz采集速率采集10张图片。
X，Y分别9条等距；边缘留100um，方向：圆形Mark点向右，计算并记录X，
Y 方向不同位置的CTE，（温度达到 125℃，稳定2min，取10数据点的平均值）；
采用DIC软件分析采集的图像，可获取X、Y方向不同位置的CTE。热胀系数CTE，通常采用线性膨胀系数衡量，定义为：单位温度改变下长度的增加量与原长度的比值，如Z-CTEZ+。CTE值越低，尺寸稳定性越好，反之越差。
DIC软件CTE分析：X向数据分析
数据分析分为两种计算方案，一种为与前状态数据进行对比，分析CTE。一种是各状态与初始状态进行对比，分析CTE。
X 方向（横向）
与上一状态对比分析CTE
75℃~100℃： 3.12E-06
与初始状态对比分析CTE
20℃~50℃： 2.75E-06
50℃~75℃： 2.76E-06
Y向数据分析
数据分析分为两种计算方案，一种为与前状态数据进行对比，分析 CTE。一种是各状态与初始状态进行对比，分析 CTE。
Y 方向（横向）
与上一状态对比分析CTE
75℃~100℃： 3.04E-06
与初始状态对比分析CTE
显微DIC测量系统实测软件界面：
变量与温度/应变的关系图：
说明：此段由于中间删除 10 张照片导致缺失部分照片，从而坡度较大
单晶硅试样在25°，50°，100°，125℃温度下的应变分布图
单晶硅的热膨胀系数是一个非常重要的参数，其大小余晶体的结构密切相关。在生产制造和科研应用中，需充分了解单晶硅的热膨胀性质，以便在实际操作中减少由于热膨胀导致的变形和损坏。
采用新拓三维XTDIC-MICRO显微应变测量系统，结合光学冷热台，在高低温环境下对单晶硅进行热膨胀CTE测试，DIC软件分析输出X、Y方向不同位置的CTE，分析单位温度改变下长度的增加量与原长度的比值，为分析单晶硅热膨胀系数提供可靠的数据。
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