薄膜材料杨氏模量测试结构及方法

摘要

本发明提出了一种薄膜材料杨氏模量的测试结构及方法，该测试结构由两组结构组成。所述第一组结构中的由待测薄膜材料制作的悬臂梁(103)由锚区(103-2)和长梁(103-1)连接而成，长梁(103-1)和多晶硅悬臂梁(101)垂直，长梁(103-1)的自由端位于多晶硅悬臂梁(101)的左边第一凸点(101-5)之下；将力的加载驱动部分和待测薄膜材料制作的杨氏模量测试结构分开，通过几何参数设计控制测试结构的弯曲挠度，通过两组测试结构的相同部分受力相同的原理提取出杨氏模量测试结构所受到的力，利用力和挠度计算得到待测薄膜材料的杨氏模量。本发明的测试结构、测量方法和参数提取的计算方法极其简单，适应性广，可以用于测试导电或绝缘薄膜材料的杨氏模量。

主权项

一种薄膜材料杨氏模量测试结构，其特征在于该测试结构由两组结构组成，第一组结构包括静电驱动的多晶硅悬臂梁(101)、由待测薄膜材料制作的带有对准结构的非对称十字梁(102)、由待测薄膜材料制作的单端固支梁(103)；第二组结构是第一组结构去除固支梁(103)后的剩余结构；所述第一组结构的多晶硅悬臂梁(101)由第一锚区(101‑1)、细长梁(101‑2)、作为上电极的宽梁(101‑3)、细短梁(101‑4)自左向右连接而成，在宽梁(101‑3)的下表面是矩形下电极(101‑7)，宽梁(101‑3)和下电极(101‑7)之间是空气层；在细短梁(101‑4)的下表面有第一凸点(101‑5)、第二凸点(101‑6)分别作为固支梁(103)和十字梁(102)的施力点；所述第一组结构中的由待测薄膜材料制作的悬臂梁(103)由锚区(103‑2)和长梁(103‑1)连接而成，长梁(103‑1)和多晶硅悬臂梁(101)垂直，长梁(103‑1)的自由端位于多晶硅悬臂梁(101)的左边第一凸点(101‑5)之下；所述第一组结构中的十字梁(102)由第四锚区(102‑2)、第五锚区(102‑3)、第一竖直短梁(102‑4)、两根不同长度的左边长梁(102‑1)、右边长梁(102‑5)以及一个对准结构组成；其中，第一竖直短梁(102‑4)的两端分别与第四锚区(102‑2)、第五锚区(102‑3)相连，在第一竖直短梁(102‑4)中心位置的左右两边设有左边长梁(102‑1)和右边长梁(102‑5)，从第一竖直短梁(102‑4)的中心到第二凸点(101‑6)的长度为L2，从竖直短梁(102‑4)的中心到竖直梁(102‑6)B边的长度为L1，L1大于L2；在右边长梁(102‑5)的右端连接一个对准结构，对准结构由第二竖直短梁(102‑6)、第三竖直短梁(102‑8)和第六锚区(102‑7)构成，其中第二竖直短梁(102‑6)连接在右边长梁(102‑5)的右端，成垂直关系，第三竖直短梁(102‑8)一端与第六锚区(102‑7)相连；对准结构的对准边为第三竖直短梁(102‑8)的A边和第二竖直短梁(102‑6)的B边，A、B边有一个微小的距离△，十字梁(102)的水平轴线和多晶硅悬臂梁(101)的水平轴线重合。