膜层结构测试系统及膜层电学参数测试结构技术方案

本发明专利技术公开一种膜层结构测试系统，其包括信号产生模块、待测模块、信号放大模块以及信号处理模块，信号产生模块用于产生检测信号；待测模块包括压电薄膜，待测模块用于接收检测信号，将压电薄膜通过逆压电效应产生形变并将形变转换成电信号，再将该电信号在压电薄膜通过正压电效应产生输出电信号；信号放大模块用于将接收的输出电信号进行放大处理产生放大电信号；信号处理模块用于分别接收检测信号和放大电信号，再进行比较处理，获得压电薄膜的电学参数。本发明专利技术还公开两种应用于膜层结构测试系统的膜层电学参数测试结构。与相关技术相比，本发明专利技术的膜层结构测试系统和膜层电学参数测试结构的结构简单且易于测试。测试结构的结构简单且易于测试。测试结构的结构简单且易于测试。

【技术实现步骤摘要】
膜层结构测试系统及膜层电学参数测试结构


[0001]本专利技术涉及测试
，尤其涉及应用于压电薄膜的膜层结构测试 系统及膜层电学参数测试结构。

技术介绍

[0002]压电材料在各种领域均有广泛的应用，如压电换能器，压电传感器， 压电驱动器，滤波器，谐振器等。随着半导体加工工艺的发展无线终端的 多元化的需求，MEMS压电麦克风，MEMS压电扬声器，SAW，FBAR逐 步走向商用产品中。为了满足压电MEMS器件的微型化、低功耗、高性能 的需求，上述器件往往采用压电膜层结构(即压电材料薄膜)，而压电系数 正是衡量上述器件的性能的重要指标。目前，压电系数一般采用通过商业 设备进行测试。目前，压电系数通过商业专业测试设备进行测试。
[0003]相关技术的压电系数测试的系统和结构一般采用两种方法：第一种是 利用“逆压电效应”，即通过加电信号使材料产生形变，再通过光学检测设 备测量材料的形变量的大小，测量压电系数，如激光干涉法，激光多普勒 测振仪和压电力显微镜。第二种是利用“正压电效应”，即通过施加力使材 料产生电荷，通过测量电荷的大小测量压电系数。
[0004]然而，相关技术的测试的准确度均受限于台面面型与工装夹具的精度。 其中，检测多利用光学方案获取振幅，测试系统复杂且昂贵，需要考虑反 射、折射、损耗等。当膜层结构为超微小的膜层结构时，受限测试光斑尺 寸，无法获取超微小膜层结构相关性能。
[0005]因此，有必要对上述系统进行改进以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服上述技术问题，提供一种结构简单且易于测试的 膜层结构测试系统及膜层电学参数测试结构。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供一种膜层结构测试系统，所述膜层结 构测试系统包括：
[0008]信号产生模块，用于产生检测信号；
[0009]待测模块，所述待测模块包括待测试的压电薄膜，所述待测模块用于 接收所述检测信号，将根据该检测信号在所述压电薄膜通过逆压电效应产 生形变，并将所述形变转换成电信号，再将该电信号在所述压电薄膜通过 正压电效应产生输出电信号；
[0010]信号放大模块，用于接收所述输出电信号，再将接收的所述输出电信 号进行放大处理产生放大电信号；
[0011]信号处理模块，用于分别接收所述检测信号和所述放大电信号，再将 所述检测信号和所述放大电信号进行比较处理，获得所述压电薄膜的电学 参数。
[0012]优选的，所述电学参数包括压电系数、频率响应曲线、品质因数以及 谐振频率。
[0013]优选的，所述检测信号为高频电信号。
[0014]优选的，所述信号处理模块为锁相放大器。
[0015]优选的，所述膜层结构测试系统处于真空状态下进行测试。
[0016]本专利技术还提供一种膜层电学参数测试结构，其应用于如上中任意一项 的所述膜层结构测试系统，所述压电薄膜包括膜层结构测试结构；所述膜 层电学参数测试结构包括具有空腔的衬底、压电层以及贴设于所述压电层 相对两侧的上电极和下电极；所述压电层、所述上电极以及所述下电极形 成一体结构，所述一体结构通过所述下电极与所述衬底连接并悬置于所述 空腔上方；所述衬底、所述压电层、所述上电极以及所述下电极共同形成 谐振器电路；所述上电极包括位于所述压电层相对两端的第一上电极和第 二上电极，所述下电极包括位于所述压电层相对两端的第一下电极和第二 下电极，所述第一上电极与所述第一下电极对应设置，所述第二上电极和 所述第二下电极对应设置；所述第一上电极作为信号输入端，所述第二上 电极作为信号输出端，所述第一下电极和所述第二下电极接地，或所述第 一上电极和所述第二下电极接地，所述第一下电极作为信号输入端，所述 第二下电极作为信号输出端。
[0017]优选的，所述第一上电极包括多个，所述第一下电极包括多个；所述 第二上电极包括多个，所述第二下电极包括多个。
[0018]本专利技术还提供一种膜层电学参数测试结构，其应用于如上中任意一项 的所述膜层结构测试系统，所述压电薄膜包括膜层结构测试结构；所述膜 层电学参数测试结构包括具有空腔的衬底、压电层以及间隔贴设于所述压 电层相对两侧的多个电极层，所述电极层为三层且包括依次叠设的上电极 层、中间电极层和下电极层，所述压电层、所述上电极层与所述下电极层 形成一体结构，所述一体结构的一端通过所述下电极层与所述衬底连接， 另一端悬置于所述空腔上方形成悬臂梁；所述衬底、所述压电层以及所述 电极层共同形成谐振器电路；所述悬臂梁为5层堆叠结构，所述压电层为 两层且包括第一压电层和第二压电层；所述上电极层包括相互间隔的第一 段上电极、第二段上电极以及第三段上电极；所述中间电极层包括相互间 隔的第一段中间电极、第二段中间电极以及第三段中间电极；所述下电极 层包括相互间隔的第一段下电极、第二段下电极以及第三段下电极；所述 第一段中间电极为信号输入端，所述第一段上电极、所述第一段下电极以 及所述第二段中间电极均电连接至接地；所述第二段上电极、所述第二段 下电极以及所述第三段中间电极均电连接并处于悬浮状态，所述第三段上 电极电连接至所述第三段下电极并作为所述信号输出端。
[0019]优选的，所述第一段上电极、所述第一段中间电极、所述第一段下电 极在设置于所述压电层的相对两侧的表面时沿着厚度方向的投影有重叠部 分；所述第二段上电极、所述第二段中间电极、所述第二段下电极设置于 所述压电层的相对两侧的表面时沿着厚度方向的投影有重叠部分，所述第 三段上电极、所述第三段中间电极、所述第三段下电极在分布于所述压电 层相对两侧的表面时沿着厚度方向的投影有重叠部分，以施加电信号时可 在所述压电层内部产生电场。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的膜层结构测试系统通过设置信号产生模块、 待测模块、信号放大模块以及信号处理模块。其中，待测模块分别通过正 压电效应和逆压电效应耦合，从而实现对所述压电薄膜的产生输出电信号， 再通过信号放大模块对输出电信号进行放大处理产生放大电信号，再将信 号处理模块将信号产生模块产生的检测信号和所述放大电信号进行比较处 理，获得所述压电薄膜的电学参数。整个测试系统采用电学测试，
测试系 统结构简单，同时也易于操作测试。本专利技术的应用于膜层结构测试系统的 膜层结构测试结构采用谐振器的器件直接电驱动、电检测，操作方便，且 可用于压电系数的晶圆级别的测试尤其可以获得超微小的膜层结构的压电 系数；并且尤其在器件谐振的状态下，可以得到更大的输出电压，有利于 信号的检测，且减少工频干扰，所述膜层结构测试系统及膜层电学参数测 试结构获得电学参数的可靠性更高。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性 劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
[0022]图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膜层结构测试系统，其特征在于，所述膜层结构测试系统包括：信号产生模块，用于产生检测信号；待测模块，所述待测模块包括待测试的压电薄膜，所述待测模块用于接收所述检测信号，将根据该检测信号在所述压电薄膜通过逆压电效应产生形变，并将所述形变转换成电信号，再将该电信号在所述压电薄膜通过正压电效应产生输出电信号；信号放大模块，用于接收所述输出电信号，再将接收的所述输出电信号进行放大处理产生放大电信号；信号处理模块，用于分别接收所述检测信号和所述放大电信号，再将所述检测信号和所述放大电信号进行比较处理，获得所述压电薄膜的电学参数。2.根据权利要求1所述的膜层结构测试系统，其特征在于，所述电学参数包括压电系数、频率响应曲线、品质因数以及谐振频率。3.根据权利要求1所述的膜层结构测试系统，其特征在于，所述检测信号为高频电信号。4.根据权利要求1所述的膜层结构测试系统，其特征在于，所述信号处理模块为锁相放大器。5.根据权利要求1所述的膜层结构测试系统，其特征在于，所述膜层结构测试系统处于真空状态下进行测试。6.一种膜层电学参数测试结构，其特征在于，其应用于如权利要求1
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5中任意一项的所述膜层结构测试系统，所述压电薄膜包括膜层结构测试结构；所述膜层电学参数测试结构包括具有空腔的衬底、压电层以及贴设于所述压电层相对两侧的上电极和下电极；所述压电层、所述上电极以及所述下电极形成一体结构，所述一体结构通过所述下电极与所述衬底连接并悬置于所述空腔上方；所述衬底、所述压电层、所述上电极以及所述下电极共同形成谐振器电路；所述上电极包括位于所述压电层相对两端的第一上电极和第二上电极，所述下电极包括位于所述压电层相对两端的第一下电极和第二下电极，所述第一上电极与所述第一下电极对应设置，所述第二上电极和所述第二下电极对应设置；所述第一上电极作为信号输入端，所述第二上电极作为信号输出端，所述第一下电极和所述第二下电极接地，或所述第一上电极和所述第二下电极接地，所述第一下电极作为信号输入端，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈宇，占瞻，石正雨，童贝，
申请(专利权)人：瑞声声学科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：