【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供了一种绝缘衬底上薄膜硅材料泊松比的测试结构。属于微机电系统(MEMS)材料参数测试
。
技术介绍
微机电器件的性能与材料参数有密切的关系,由于加工过程的影响,一些材料参数将产生变化,这些由加工工艺所导致的不确定因素,将使得器件设计与性能预测出现不确定和不稳定的情况。材料参数测试目的就在于能够实时地测量由具体工艺制造的微机电器件材料参数,对工艺的稳定性进行监控,并将参数反馈给设计者,以便对设计进行修正。因此,不离开加工环境并采用通用设备进行的测试成为工艺监控的必要手段。材料力学性能的物理参数主要包括杨氏模量、泊松比、残余应力、断裂强度等。在MEMS
内,绝缘衬底上的硅膜(一种SOI材料)是一种常用的衬底材料,主要由三层材料叠合而成,自下而上为大衬底,绝缘层(通常为二氧化硅),硅膜层。这类SOI材料通常采用两类方法制造:注氧和键合。注氧SOI材料所形成的硅膜比较薄,大约为几百纳米,键合形成的SOI材料上的硅膜相对注氧结构要厚一些,几微米到几十微米。SOI材料中的绝缘层主要是二氧化硅,其中注氧形成的二氧化硅通常只有几十纳米,键合形成SOI的二氧化硅则相对厚一些,厚度范围也大一些。这些二氧化硅常作为制作MEMS器件的牺牲层,即这层二氧化硅在结构下的部分最终将被腐蚀掉,这样,上层硅膜所制作的结构可以做离面或面内运动。不论是注氧工艺还是键合工艺,都将在上面的硅膜中形成应力。绝缘衬底上的硅膜为单晶硅薄膜,其薄膜材料的力学参数和晶向有关。采用绝缘衬底上的薄膜硅所制作的MEMS器件通常是离面运动形式,而绝缘衬底上的厚膜硅所制作的M ...
【技术保护点】
一种测量绝缘衬底上薄膜硅材料泊松比的测试结构,其特征在于该测试结构由两组结构构成,其中第一组结构由一个多晶硅悬臂梁(101)、一个薄膜硅十字梁(103)和一个由薄膜硅制作的垫板(102)组成;第二组结构由一个多晶硅悬臂梁(101)和一个薄膜硅制作的垫板(102)组成;所述第一组测试结构的多晶硅悬臂梁(101)由第一锚区(101‑1)、细长梁(101‑2)、作为上电极的宽梁(101‑3)、细短梁(101‑4)和下电极(101‑7)组成,自左向右,第一锚区(101‑1)、细长梁(101‑2)、宽梁(101‑3)和细短梁(101‑4)依次连接,下电极(101‑7)位于作为上电极的宽梁(101‑3)之下,宽梁(101‑3)和下电极(101‑7)之间是空气层,在细短梁(101‑4)的下部设有第一凸点(101‑5)、第二凸点(101‑6),分别作为对于薄膜硅十字梁(103)和垫板(102)的施力点;所述第一组结构中由绝缘衬底上薄膜硅材料制作的薄膜硅十字梁(103)包括第二锚区(103‑2)、第三锚区(103‑3)、被该两个锚区连接的作为扭转梁的水平短梁(103‑4)和上竖直长梁(103‑1)、下竖 ...
【技术特征摘要】
1.一种测量绝缘衬底上薄膜硅材料泊松比的测试结构,其特征在于该测试结构由两组结构构成,其中第一组结构由一个多晶硅悬臂梁(101)、一个薄膜硅十字梁(103)和一个由薄膜硅制作的垫板(102)组成;第二组结构由一个多晶硅悬臂梁(101)和一个薄膜硅制作的垫板(102)组成; 所述第一组测试结构的多晶硅悬臂梁(101)由第一锚区(101-1)、细长梁(101-2)、作为上电极的宽梁(101-3)、细短梁(101-4)和下电极(101-7)组成,自左向右,第一锚区(101-1)、细长梁(101-2)、宽梁(101-3)和细短梁(101-4)依次连接,下电极(101-7)位于作为上电极的宽梁(101-3)之下,宽梁(101-3)和下电极(101-7)之间是空气层,在细短梁(101-4)的下部设有第一凸点(101-5)、第二凸点(101-6),分别作为对于薄膜硅十字梁(103)和垫板(102)的施力点; 所述第一组结构中由绝缘衬底上薄膜硅材料制作的薄膜硅十字梁(103)包括第二锚区(103-2)、第三锚区(103-3)、被该两个锚区连接的作为扭转梁的水平短梁(103-4)和上竖直长梁(103-1)、下竖直长梁(103-5)组成,上竖直长梁(103-1)、下竖直长梁(103-5)与多晶硅悬臂梁(101)垂直,上竖直长梁(103-1)的上自由端位于多晶硅悬臂梁(101)中细短梁(101-4)的左边第一凸点(101-5)之下; 所述第一组测试结构中的垫板(102)包括矩形板(102-1)、两个支撑矩形板(102-1)的第一折叠梁(102-2)、第二折叠梁(102-3)、分别连接第一折叠梁(102-2)、第二折叠梁(102-3)的第四锚区(102-4)、第五锚区(102-5);垫板(102)材料与薄膜硅十字梁(103)相同,均采用绝缘...
【专利技术属性】
技术研发人员:李伟华,王雷,张璐,周再发,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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