[發明專利]薄膜材料殘余應力測試結構及方法

有效

• 申請號: 201410243181.0
• 申請日: 2014-06-03
• 公開（公告）號: CN104034449A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 李偉華;王雷;張璐;周再發
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種薄膜材料殘余應力測試結構，其特征在于該測試結構由兩組結構組成，第一組結構包括靜電驅動的多晶硅懸臂梁(101)、由待測薄膜材料制作的帶有對準結構的非對稱十字梁(102)、由待測薄膜材料制作的雙端固支梁(103)；第二組結構是第一組結構去除固支梁(103)后的剩余結構；

所述第一組結構的多晶硅懸臂梁(101)由第一錨區(101-1)、細長梁(101-2)、作為上電極的寬梁(101-3)、細短梁(101-4)自左向右連接而成，在寬梁(101-3)的下表面是矩形下電極(101-7)，寬梁(101-3)和下電極(101-7)之間是空氣層；在細短梁(101-4)的下表面有第一凸點(101-5)、第二凸點(101-6)分別作為固支梁(103)和十字梁(102)的施力點；

所述第一組結構中的固支梁(103)由第二錨區(103-2)、第三錨區(103-3)和長梁(103-1)連接而成，固支梁(103)與多晶硅懸臂梁(101)垂直，固支梁(103)的中心位于多晶硅懸臂梁(101)左邊的第一凸點(101-5)之下；

所述第一組結構中的十字梁(102)由第四錨區(102-2)、第五錨區(102-3)、第一豎直短梁(102-4)、兩根不同長度的左邊長梁(102-1)、右邊長梁(102-5)以及一個對準結構組成；其中，第一豎直短梁(102-4)的兩端分別與第四錨區(102-2)、第五錨區(102-3)相連，在第一豎直短梁(102-4)中心位置的左右兩邊設有左邊長梁(102-1)和右邊長梁(102-5)，從第一豎直短梁(102-4)的中心到第二凸點(101-6)的長度為L2，從豎直短梁(102-4)的中心到豎直梁(102-6)B邊的長度為L1，L1大于L2；在右邊長梁(102-5)的右端連接一個對準結構，對準結構由第二豎直短梁(102-6)、第三豎直短梁(102-8)和第六錨區(102-7)構成，其中第二豎直短梁(102-6)連接在右邊長梁(102-5)的右端，成垂直關系，第三豎直短梁(102-8)一端與第六錨區(102-7)相連；對準結構的對準邊為第三豎直短梁(102-8)的A邊和第二豎直短梁(102-6)的B邊，A、B邊有一個微小的距離△，十字梁(102)的水平軸線和多晶硅懸臂梁(101)的水平軸線重合。

2.一種如權利要求1所述的薄膜材料殘余應力測試結構的測試方法，其特征在于，利用第一組結構和第二組結構相同部分在相同測試撓度下受力相同的原理，提取出驅動固支梁(103)中心達到測試撓度時所需要的靜電力；

所述的固支梁(103)，其中心的測試撓度通過設計距離△、L1、L2進行控制，當A、B對準時，固支梁(103)中心的第二凸點(101-6)位置的

所述第一組結構在測試撓度下的靜電力F1包含了三部分：驅動多晶硅懸臂梁(101)彎曲所需要的力、十字梁(102)扭轉所需要的力、固支梁(103)彎曲所需要的力；

所述第二組結構在測試撓度下的靜電力F2包括了兩部分：驅動多晶硅懸臂梁(101)彎曲所需要的力；十字梁(102)扭轉所需要的力；

將F1減去F2即為單獨驅動固支梁(103)到達測試撓度所需要的凈力。