[发明专利]薄膜材料杨氏模量测试结构及方法

权利要求书

1.一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固支梁(103)由第二锚区(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)由第三锚区(102-2)、第四锚区(102-3)、第一竖直短梁(102-4)、左边长梁(102-1)、右边长梁(102-5)以及一个对准结构组成，左边长梁(102-1)与右边长梁(102-5)的长度不同；其中，第一竖直短梁(102-4)的两端分别与第三锚区(102-2)、第四锚区(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，从第一竖直短梁(102-4)的中心到第二竖直短梁(102-6)第二对准边B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)和第五锚区(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)一端与第五锚区(102-7)相连；对准结构的对准边为第三竖直短梁(102-8)的第一对准边A和第二竖直短梁(102-6)的第二对准边B，第一对准边A与第二对准边B边有一个微小的距离△，所述第一对准边A与第二对准边B分别为第三竖直短梁(102-8)和第二竖直短梁(102-6)的左侧竖直边，十字梁(102)的水平轴线和多晶硅悬臂梁(101)的水平轴线重合。

2.一种如权利要求1所述的薄膜材料杨氏模量测试结构的测试方法，其特征在于，利用第一组结构和第二组结构相同部分在相同测试挠度下受力相同的原理，提取出驱动固支梁(103)中心达到测试挠度时所需要的静电力；

所述的固支梁(103)，其中心的测试挠度通过设计距离△、L1、L2进行控制，当第一对准边A与第二对准边B对准时，

所述第一组结构在测试挠度下的静电力F1包含了三部分：驱动多晶硅悬臂梁(101)弯曲所需要的力、十字梁(102)扭转所需要的力、固支梁(103)弯曲所需要的力；

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

将F1减去F2即为单独驱动固支梁(103)到达测试挠度所需要的净力。