薄膜材料断裂强度的测试结构制造技术

本发明专利技术提出了一种薄膜材料断裂强度的测试结构，可以用于导电薄膜材料和绝缘薄膜材料的断裂强度测试。本发明专利技术将力的加载驱动部分和由待测薄膜材料制作的断裂强度测试结构分层，并通过结合区进行叠层连接。通过游标结构测量拉伸的长度。为防止测试结构被拉断时无法测量实际的拉伸长度，采用了平行缓冲梁和阻尼弹簧防止出现过冲。本发明专利技术的测试结构、测量方法和参数提取的方法极其简单，可以用于导体/绝缘体等多种薄膜材料的断裂强度的测试。

【技术实现步骤摘要】
薄膜材料断裂强度的测试结构
本专利技术提供了一种薄膜材料断裂强度的测试结构。属于微机电系统(MEMS)材料参数测试

技术介绍
微机电系统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残余应力、杨氏模量、泊松比、断裂强度等。在微机电器件结构中广泛地使用薄膜材料，尤其是在表面微机械结构中，薄膜材料是结构材料的主要材料。目前大多数的材料参数在线测试结构都是针对导电材料，例如掺杂单晶硅、掺杂多晶硅以及金属等。对于绝缘材料，例如氮化硅、二氧化硅以及被二氧化硅所包裹的单晶硅或多晶硅，由于这些材料具有绝缘特性，不易实现测试信号的直接加载和电检测。本专利技术提出了一种薄膜材料断裂强度的测试结构，可以用于导电薄膜材料和绝缘薄膜材料的断裂强度测试。本专本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜材料断裂强度的测试结构，其特征在于该测试结构由三部分组成：热膨胀驱动单元(101)，由待测薄膜材料制作的拉伸梁单元(102)，带阻尼结构的测微游标(103)；所述热膨胀驱动单元(101)为一个多晶硅制作的门型结构，包括第一锚区(101‑1)、第二锚区(101‑2)、第一水平长梁(101‑3)、第二水平长梁(101‑4)和竖直宽梁(101‑5)；第一水平长梁(101‑3)的左端与锚区(101‑1)连接，右端垂直连接到竖直宽梁(101‑5)的上端；第二水平长梁(101‑4)的左端与锚区(101‑2)连接，右端垂直连接到竖直宽梁(101‑5)的下端；所述带阻尼结构的测微游标(103)采用和热...

【技术特征摘要】
1.一种薄膜材料断裂强度的测试结构，其特征在于该测试结构由三部分组成：热膨胀驱动单元(101)，由待测薄膜材料制作的拉伸梁单元(102)，带阻尼结构的测微游标(103)；所述热膨胀驱动单元(101)为一个多晶硅制作的门型结构，包括第一锚区(101-1)、第二锚区(101-2)、第一水平长梁(101-3)、第二水平长梁(101-4)和竖直宽梁(101-5)；第一水平长梁(101-3)的左端与第一锚区(101-1)连接，右端垂直连接到竖直宽梁(101-5)的上端；第二水平长梁(101-4)的左端与第二锚区(101-2)连接，右端垂直连接到竖直宽梁(101-5)的下端；所述带阻尼结构的测微游标(103)采用和热膨胀驱动单元(101)相同的多晶硅制作，由水平运动动齿(103-1)、第一定齿(103-2)、第二定齿(103-3)、阻尼弹簧(103-4)和第四锚区(103-5)组成；其中，水平运动动齿(103-1)上下两边均匀分布若干齿，所有齿的宽度和齿的间距相等；第一定齿(103-2)和第二定齿(103-3)则为固定不动的单边齿结构，第一定齿(103-2)、第二定齿(103-3)的齿宽与水平运动动齿(103-1)的齿宽相同，第一定齿(103-2)、第二定齿(103-3)的齿间距比齿的宽度大1△，△是测微游标的分辨率；第一定齿(103-2)位于水平运动动齿(103-1)之下，齿边向上，第二定齿(103-3)位于水平运动的水平运动动齿(103-1)之上，齿边向下；阻尼弹簧(103-4)为一折叠梁结构，测微游标(103)中的水平运动动齿(103-1)左边第一齿相对其下部的第一定齿(103-2)左边第一齿偏左1△，水平运动动齿(103-1)自左向右的第二齿相对其下部的第一定齿(103-2)自左向右的第二齿偏左2△，以此类推，水平运动动齿(103-1)自左向右的第n个齿相对其下部的第一定齿(103-2)自左向右的第n个齿偏左n△；水平运动动齿(103-1)的齿相对其上部第二定...

【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