[發明專利]一種基于橫臥T形梁的MEMS微梁應力梯度的各向異性測試結構和測量方法

有效

• 申請號: 201610028123.5
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105547558B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 唐潔影;王磊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 徐激波

1.一種基于橫臥T形梁的MEMS微梁應力梯度的各向異性測試結構，其特征在于：包括襯底、正方柱、四個錨區以及四根被測橫臥T形梁；

所述正方柱固定于襯底上表面的中央位置；

所述四根被測橫臥T形梁的材料和尺寸完全相同，對稱分布于正方柱的四周，并懸置在襯底的上方；被測橫臥T形梁的一端分別固定在各自錨區的側面，另一端在接近末端邊緣的一小截處的寬度寬于其它地方形成橫臥T形梁的翼緣；

所述四根被測橫臥T形梁的上表面與正方柱的頂面處于同一平面，且橫臥T形梁的翼緣邊分別靠近并平行正方柱頂面的四條邊，在正方柱外圍圍成一不完全封閉的正方圖形。

2.根據權利要求1所述的一種基于橫臥T形梁的MEMS微梁應力梯度的各向異性測試結構的測試方法，其特征在于：具體步驟如下：

1)將釋放工序前后的測試結構分別置于光學顯微鏡下觀察，放大倍數根據測試結構的尺寸而定，調節顯微鏡的焦距直至測試結構的圖像清晰可見，分別記錄測試結構釋放工序前后的俯視圖像；

2)對比釋放工序前后的兩張圖像，分析結構釋放后，正方柱外圍圍成的不完全封閉的正方圖形是否發生變化；無變化表明被測橫臥T形梁不存在應力，否則有應力梯度的存在；

如果被測橫臥T形梁不存在應力梯度，那么橫臥T形梁結構釋放后，橫臥T形梁在水平面上的投影長度不變；那么，由四根橫臥T形梁圍成的正方圖形也保持不變；

如果被測橫臥T形梁存在應力梯度，那么在橫臥T形梁被釋放懸空后，橫臥T形梁會向上翹起或向下彎曲，導致在水平面上的投影長度明顯縮短，因而由四根橫臥T形梁的T形橫邊所圍成的正方圖形將擴大；

3)對于發生變化的正方圖形，測量各T形橫邊與正方柱對應邊的間距變化量，從而獲知橫臥T形梁彎曲程度，判斷出結構層應力梯度的大小；

若變化后的圖形仍為正方形，表明在同一水平面上相互垂直的兩個方向上的橫臥T形梁的彎曲情況相同，應力梯度與方向基本無關；

若變化后的圖形變為長方形，表明在同一水平面上相互垂直的兩個方向上的橫臥T形梁彎曲情況有差異，應力梯度與方向有關，可分別測量和獲取相互垂直的兩個方向的應力梯度。