[发明专利]多晶硅薄膜材料杨氏模量测试结构及方法

权利要求书

1.一种多晶硅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第一非对称十字梁(102)、由待测薄膜材料制作的第二非对称十字梁(103)；第二组结构是第一组结构去除第二非对称十字梁(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)分别作为第二非对称十字梁(103)和第一非对称十字梁(102)的施力点；

所述第一组结构中的第一非对称十字梁(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)的中心到第二竖直短梁(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△，第一非对称十字梁(102)的水平轴线和多晶硅悬臂梁(101)的水平轴线重合；

所述第一组结构的第二非对称十字梁(103)由第二锚区(103-2)、第三锚区(103-3)、第一水平短梁(103-4)、上半竖直长梁(103-1)、下半竖直长梁(103-5)以及一个对准结构组成，其中，第一水平短梁(103-4)的左右端分别与第二锚区(103-2)、第三锚区(103-3)相连，在第一水平短梁(103-4)中心位置的上下两边分别设有上半竖直长梁(103-1)以及下半竖直长梁(103-5)；其中，从第一水平短梁(103-4)的中心线到第二水平短梁(103-6)的长度也为L1，上半竖直长梁(103-1)的自由端位于多晶硅悬臂梁(101)的右边第一凸点(101-5)之下；下部的下半竖直长梁(103-5)的长度长于上半竖直长梁(103-1)，在下半竖直长梁(103-5)的下端有一个对准结构，对准结构由两个平行的第二水平短梁(103-6)、第三水平短梁(103-8)第七锚区(103-7)构成，其中第二水平短梁(103-6)连接在下半竖直长梁(103-5)的下端，成垂直关系，第三水平短梁(103-8)和第七锚区(103-7)连接，对准边为第三水平短梁(103-8)的A边和第二水平短梁(103-6)的B边，A、B边有一个微小的设计距离△，第一水平短梁(103-4)的中心到第二水平短梁(103-6)的B边长度为L1，第二非对称十字梁(103)与多晶硅悬臂梁(101)垂直放置。

2.一种如权利要求1所述的多晶硅薄膜材料杨氏模量测试结构的测试方法，其特征在于多晶硅悬臂梁(101)末端的测试挠度通过设计值△、L1、L2进行控制，当A、B对准时，多晶硅悬臂梁(101)末端第二凸点(101-6)位置的

利用第一组结构和第二组结构相同部分在相同的测试挠度下受力相同的原理，提取出驱动多晶硅悬臂梁(101)末端达到测试挠度时所需要的静电力，

所述第一组结构在测试挠度下的静电力F1包含了三部分：多晶硅悬臂梁(101)弯曲所需要的力；第一非对称十字梁(102)扭转所需要的力；第二非对称十字梁(103)扭转所需要的力，

所述第二组结构在测试挠度下的静电力F2包括了两部分：多晶硅悬臂梁(101)弯曲所需要的力；第一非对称十字梁(102)扭转所需要的力，

2倍的F2减去F1即为多晶硅悬臂梁(101)弯曲到测试挠度所需要的力。