[發(fā)明專利]絕緣襯底上薄膜硅材料泊松比測試結(jié)構(gòu)及方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201410243664.0 | 申請日： | 2014-06-03 |
| 公開（公告）號： | CN104034575A | 公開（公告）日： | 2014-09-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李偉華;王雷;張璐;周再發(fā) | 申請（專利權(quán)）人： | 東南大學(xué) |
| 主分類號： | G01N3/00 | 分類號： | G01N3/00;G01N3/02 |
| 代理公司： | 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204 | 代理人： | 柏尚春 |
| 地址： | 210096*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 絕緣 襯底 薄膜 材料 泊松比 測試 結(jié)構(gòu) 方法 | ||
1.一種測量絕緣襯底上薄膜硅材料泊松比的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于該測試結(jié)構(gòu)由兩組結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中第一組結(jié)構(gòu)由一個多晶硅懸臂梁(101)、一個薄膜硅十字梁(103)和一個由薄膜硅制作的墊板(102)組成；第二組結(jié)構(gòu)由一個多晶硅懸臂梁(101)和一個薄膜硅制作的墊板(102)組成；
所述第一組測試結(jié)構(gòu)的多晶硅懸臂梁(101)由第一錨區(qū)(101-1)、細(xì)長梁(101-2)、作為上電極的寬梁(101-3)、細(xì)短梁(101-4)和下電極(101-7)組成，自左向右，第一錨區(qū)(101-1)、細(xì)長梁(101-2)、寬梁(101-3)和細(xì)短梁(101-4)依次連接，下電極(101-7)位于作為上電極的寬梁(101-3)之下，寬梁(101-3)和下電極(101-7)之間是空氣層，在細(xì)短梁(101-4)的下部設(shè)有第一凸點(diǎn)(101-5)、第二凸點(diǎn)(101-6)，分別作為對于薄膜硅十字梁(103)和墊板(102)的施力點(diǎn)；
所述第一組結(jié)構(gòu)中由絕緣襯底上薄膜硅材料制作的薄膜硅十字梁(103)包括第二錨區(qū)(103-2)、第三錨區(qū)(103-3)、被該兩個錨區(qū)連接的作為扭轉(zhuǎn)梁的水平短梁(103-4)和上豎直長梁(103-1)、下豎直長梁(103-5)組成，上豎直長梁(103-1)、下豎直長梁(103-5)與多晶硅懸臂梁(101)垂直，上豎直長梁(103-1)的上自由端位于多晶硅懸臂梁(101)中細(xì)短梁(101-4)的左邊第一凸點(diǎn)(101-5)之下；
所述第一組測試結(jié)構(gòu)中的墊板(102)包括矩形板(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)、分別連接第一折疊梁(102-2)、第二折疊梁(102-3)的第四錨區(qū)(102-4)、第五錨區(qū)(102-5)；墊板(102)材料與薄膜硅十字梁(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(xì)短梁(101-4)的右邊第二凸點(diǎn)(101-6)之下；
所述第二組測試結(jié)構(gòu)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(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣襯底上的薄膜硅材料泊松比測試結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的第二錨區(qū)(103-2)、第三錨區(qū)(103-3)、第四錨區(qū)(102-4)、第五錨區(qū)(102-5)均采用加固結(jié)構(gòu)，即在這些錨區(qū)之上設(shè)有一層包裹材料(203)，包裹材料(203)覆蓋住全部錨區(qū)并向外延伸至二氧化硅層(201)區(qū)域，包裹材料(203)圖形大于錨區(qū)的部分直接生長在SOI材料中的二氧化硅層(201)上。
3.一種如權(quán)利要求1所述的絕緣襯底上的薄膜硅材料泊松比測試結(jié)構(gòu)的測試方法，其特征在于：
利用第一組結(jié)構(gòu)和第二組結(jié)構(gòu)相同部分在相同測試位移下受力相同的原理，提取出驅(qū)動絕緣襯底上薄膜硅材料制作的十字梁(103)繞水平短梁(103-4)扭轉(zhuǎn)到測試角度時所需要的靜電力，
由絕緣襯底上薄膜硅制作的十字梁(103)繞水平短梁(103-4)扭轉(zhuǎn)的測試角度為：式中Δ為二氧化硅層(201)的厚度，L為十字梁中心到第一凸點(diǎn)(101-5)的長度；
所述第一組結(jié)構(gòu)在測試位移下的靜電力F1包含了三部分：驅(qū)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十字梁(103)扭轉(zhuǎn)所需要的力，
所述第二組結(jié)構(gòu)在測試位移下的靜電力F2包括了兩部分：驅(qū)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(dú)驅(qū)動由絕緣襯底上薄膜硅材料制作的十字梁(103)扭轉(zhuǎn)到測試角度所需要的凈力。
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