[發明專利]一種求解Si3N4/p+Si/Si三層MEMS懸臂梁結構的彈性變形的方法無效
| 申請號： | 201310535472.2 | 申請日： | 2013-11-01 |
| 公開（公告）號： | CN103852051A | 公開（公告）日： | 2014-06-11 |
| 發明（設計）人： | 董健;蔣恒;孫笠 | 申請（專利權）人： | 浙江工業大學 |
| 主分類號： | G01B21/32 | 分類號： | G01B21/32;G01B21/20 |
| 代理公司： | 杭州天正專利事務所有限公司 33201 | 代理人： | 王兵;黃美娟 |
| 地址： | 310014 浙*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 求解 si sub sup 三層 mems 懸臂梁 結構 彈性 變形 方法 | ||
技術領域
本發明涉及一種求解三層MEMS結構各層殘余應力與其結構變形的方法。?
背景技術
在MEMS（微機電制造系統）器件中，硅的硼摻雜工藝常用來提升硅的導電性能，改變硅的壓阻特性，所制得的P型硅層常用來作為各類壓阻型傳感器的壓阻層。一類MEMS壓阻型加速度傳感器利用Si3N4/p+Si/Si三層懸臂梁結構和一個質量塊來測量器件加速度，其中硅基底為主要結構層，P型硅膜為壓阻層，通過測量該層的阻值變化就可以計算出懸臂梁的變形從而得到加速度值，最上層為氮化硅膜，用來作為絕緣鈍化層來保障器件的穩定性。?
然而由于各種原因，經過加工制造和后處理過程，這類多層懸臂梁結構各層中通常表現出較大的殘余應力(應變)，應力（應變）的不協調則會導致結構的彎曲變形影響結構的測量性能。因此各層膜內殘余應力與該結構變形的關系的表征就顯得至關重要。通常我們采用Stoney公式來作為表征方法，但是Stoney公式的適用必須基于許多苛刻的假設，比方說Stoney公式的假設要求（1）各層膜的殘余應力是沿厚度均勻分布的；（2）襯底與薄膜的楊氏模量相近。由于中間層的殘余應力沿厚度非均勻分布，且各層的楊氏模量相差較大，該壓阻式加速度傳感器中的Si3N4/p+Si/Si三層結構的變形無法用Stoney公式去表征。?
發明內容
為了解決現有技術由于各層殘余應力分布不均勻而導致的Si3N4/p+Si/Si三層MEMS懸臂梁結構的變形問題，本發明提出了一種求解Si3N4/p+Si/Si三層MEMS懸臂梁結構的彈性變形的方法.?
一種求解Si3N4/p+Si/Si三層MEMS懸臂梁結構的彈性變形的方法，包括以下步驟：?
（1）利用MEMS工藝制作的Si3N4/p+Si/Si三層懸臂梁結構，其各層楊氏模量和厚度是已知，設楊氏模量比γ1=E1/E2,γ2=E3/E2，厚度比r1=h1/h2，r2=h3/h2，其中E1，E2，E3，h1，h2，h3分別依次表示硅襯底、p型硅膜、氮化硅膜的楊氏模量和厚度;?
（2）在一定的工藝條件下，經過加工制造和后處理過程，不同材料膜所產生的殘余應力是可以通過查詢相關文獻得到的，硅襯底、氮化硅膜的殘余應變為均勻殘余應變εres,1，εres,3，而p+Si層由于沿厚度方向B濃度不同而導致產生沿厚度非均勻分布的殘余應變，這個殘余應變可以表示成一個多項式形式?
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