[發明專利]絕緣襯底上薄膜硅材料殘余應力測試結構

有效

• 申請號: 201410243543.6
• 申請日: 2014-06-03
• 公開（公告）號: CN104034604A
• 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: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;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

1.一種絕緣襯底上薄膜硅材料殘余應力的測試結構，其特征在于該測試結構由兩組結構構成；其中第一組結構由一個多晶硅懸臂梁(101)、一個薄膜硅雙端固支梁(103)和一個由薄膜硅制作的墊板(102)組成；第二組結構由一個多晶硅懸臂梁(101)和一個薄膜硅制作的墊板(102)組成；

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)分別作為薄膜硅雙端固支梁(103)和墊板(102)的施力點；

所述第一組結構中的薄膜硅雙端固支梁(103)由第二錨區(103-2)、第三錨區(103-3)和豎直長梁(103-1)連接而成，薄膜硅雙端固支梁(103)與多晶硅懸臂梁(101)垂直，薄膜硅雙端固支梁(103)的中心位于多晶硅懸臂梁(101)中的細短梁(101-4)左邊的第一凸點(101-5)之下；

所述第一組測試結構中的墊板(102)由矩形板(102-1)、兩個支撐矩形板(102-1)的第一折疊梁(102-2)、第二折疊梁(102-3)和分別連接第一折疊梁(102-2)、第二折疊梁(102-3)的第四錨區(102-4)、第五錨區(102-5)組成；墊板(102)材料與薄膜硅雙端固支梁(103)相同，均采用絕緣襯底上的薄膜硅制作，矩形板(102-1)的中心位于多晶硅懸臂梁(101)中細短梁(101-4)的第二凸點(101-6)之下；

所述第二組測試結構中的多晶硅懸臂梁(101)和墊板(102)的幾何形狀、尺寸以及相對位置均與第一組的多晶硅懸臂梁(101)和墊板(102)相同。

2.根據權利要求1所述的絕緣襯底上薄膜硅材料殘余應力的測試結構，其特征在于薄膜硅雙端固支梁(103)中的第二錨區(103-1)、第三錨區(103-3)和墊板(102)中的第四錨區(102-4)、第五錨區(102-5)均采用加固結構，即在這些錨區之上設有一層包裹材料(203)，包裹材料(203)覆蓋住全部錨區并向外延伸至二氧化硅(201)區域，包裹材料(203)圖形大于錨區的部分直接生長在SOI材料中的二氧化硅層(201)上。

3.一種如根據權利要求1所述的絕緣襯底上薄膜硅材料殘余應力的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位移下受力相同的原理，提取出驅動絕緣襯底上薄膜硅材料制作的薄膜硅雙端固支梁(103)中心達到測試撓度時所需要的靜電力；

所述第一組結構在測試位移下的靜電力F1包含了三部分：驅動多晶硅懸臂梁(101)彎曲所需要的力；下壓墊板(102)所需要的力；由待測薄膜硅材料制作的薄膜硅雙端固支梁(103)彎曲所需要的力；

所述第二組結構在測試位移下的靜電力F2包括了兩部分：驅動多晶硅懸臂梁(101)彎曲所需要的力；下壓墊板(102)所需要的力；

F1減去F2即為單獨驅動由絕緣襯底上薄膜硅材料制作的薄膜硅雙端固支梁(103)達到測試撓度所需要的凈力。

4.根據權利要求3所述的絕緣襯底上薄膜硅材料殘余應力的測試結構的測試方法，其特征在于薄膜硅雙端固支梁(103)的測試撓度等于二氧化硅層(201)的厚度。