[发明专利]用于原位测量MEMS微梁的厚度的方法及装置

权利要求书

1.一种用于原位测量MEMS微梁的厚度的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取所述MEMS微梁的结构参数，所述结构参数包括所述MEMS微梁的长度、宽度和高度，所述高度为所述MEMS微梁的上表面与位于所述MEMS微梁下方的底部电极的上表面之间的距离；

获取所述MEMS微梁的吸合电压、固有频率和振型函数；

根据所述MEMS微梁的宽度和高度、吸合电压、固有频率和振型函数，确定所述MEMS微梁的下表面与所述底部电极的上表面之间的间隙距离，包括：联合以下公式确定所述间隙距离g，

其中，η为位置系数，b为所述微梁的宽度，g为所述间隙距离，z₀为所述高度，V_p为所述吸合电压，ε₀为真空介电常数，ε_r为所述MEMS微梁与所述底部电极之间的介质的相对介电常数，ρ为所述MEMS微梁材料的密度，f₀为所述固有频率，为所述振型函数；

根据所述间隙距离和所述MEMS微梁的高度，确定所述MEMS微梁的厚度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述间隙距离和所述MEMS微梁的高度，确定所述MEMS微梁的厚度，包括根据以下公式确定所述厚度，

h+g＝z₀，

其中，h为所述厚度，g为所述间隙距离，z₀为所述高度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取所述MEMS微梁的结构参数，包括：

利用白光干涉仪或激光共聚焦显微镜测量所述MEMS微梁的长度、宽度和高度。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述MEMS微梁为微悬臂梁，所述获取MEMS微梁的吸合电压，包括：采用电压-电阻方法测量所述吸合电压；或者

所述MEMS微梁为微固支梁，所述获取MEMS微梁的吸合电压，包括：采用电压-电容方法测量所述吸合电压。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取微梁的固有频率，包括：

将信号发生器连接在所述微梁与所述底部电极两端，并施加正弦扫频信号，利用显微激光测振仪测量所述微梁的振动响应，以获取所述微梁的固有频率。

6.一种用于原位测量MEMS微梁的厚度的装置，其特征在于所述装置包括：

结构参数获取模块，用于获取所述MEMS微梁的结构参数，所述结构参数包括所述MEMS微梁的长度、宽度和高度，所述高度为所述MEMS微梁的上表面与位于所述MEMS微梁下方的底部电极的上表面之间的距离；

动力特性和电特性参数获取模块，用于获取所述MEMS微梁的吸合电压、固有频率和振型函数；

厚度确定模块，用于根据所述MEMS微梁的宽度和高度、吸合电压、固有频率和振型函数，确定所述MEMS微梁的下表面与所述底部电极的上表面之间的间隙距离，包括：联合以下公式确定所述间隙距离g，

其中，η为位置系数，b为所述微梁的宽度，g为所述间隙距离，z₀为所述高度，V_p为所述吸合电压，ε₀为真空介电常数，ε_r为所述MEMS微梁与所述底部电极之间的介质的相对介电常数，ρ为所述MEMS微梁材料的密度，f₀为所述固有频率，为所述振型函数；以及，

根据所述间隙距离和所述MEMS微梁的高度，确定所述MEMS微梁的厚度。