[发明专利]绝缘衬底上厚膜硅材料泊松比测试结构

摘要

本发明提出了一种绝缘衬底上厚膜硅材料泊松比测试结构，用于测量绝缘衬底上厚膜硅材料的泊松比。测试结构由两部分组成用于悬挂扭转结构的多晶硅固支梁和扭转结构。扭转结构由静电驱动的扭转杆和左右两个限位结构组成。扭转杆的中心是一个扭转梁，扭转梁的上端面连接到多晶硅固支梁的中心位置，形成悬挂‑扭转结构。利用静电力驱动扭转杆以扭转梁为轴做扭转运动。利用止挡结构控制扭转角度，形成一个特定的测试角。由扭转梁的长度、宽度和厚度尺寸、厚膜硅材料的杨氏模量以及所施加的静电力可以计算得到厚膜硅材料的泊松比。本发明的测试结构、测量方法和参数提取的方法极其简单。

主权项

一种绝缘衬底上厚膜硅材料泊松比测试结构，其特征在于该测试结构由两部分组成：包括用于悬挂扭转结构的多晶硅固支梁(102)和扭转结构(101)；所述用于悬挂扭转结构的多晶硅固支梁(102)由第一锚区(102‑2)、第二锚区(102‑4)和一个宽短梁(102‑3)连接而成，其中该两个锚区分别位于由厚膜硅制作的第一支撑孤岛(102‑1)、第二支撑孤岛(102‑5)上，第一支撑孤岛(102‑1)、第二支撑孤岛(102‑5)通过绝缘衬底上厚膜硅材料的二氧化硅绝缘层(100‑2)固定在大衬底(100‑1)上；所述扭转结构(101)由静电驱动的扭转杆和左右两个限位结构组成，扭转结构(101)被位于中心的扭转梁(101‑8)分为左右两部分，左右两部分的结构以扭转梁(101‑8)的中心原点对称；其中，静电驱动的扭转杆包括第一静电驱动电极(101‑2)、第二静电驱动电极(101‑3)和水平凸凹梁，水平凸凹梁由五段水平梁连接而成，自左向右分别为第一水平直梁(101‑6)、第二水平直梁(101‑7)、扭转梁(101‑8)、第三水平直梁(101‑9)和第四水平直梁(101‑10)，在五段水平梁中，第一水平直梁(101‑6)、扭转梁(101‑8)和第四水平直梁(101‑10)厚度相同，均为绝缘衬底上的厚膜硅的硅层厚度；第二水平直梁(101‑7)、第三水平直梁(101‑9)厚度相同，厚度小于绝缘衬底上的厚膜硅的硅层厚度，其厚度差为扭转梁(101‑8)的设计厚度，五段水平梁的下平面在同一平面上，所有梁的宽度相同；上下两个静电驱动电极即第一静电驱动电极(101‑2)、第二静电驱动电极(101‑3)分别位于第一水平直梁(101‑6)的左下端和第四水平直梁(101‑10)的右上端，从扭转杆的中心到第一静电驱动电极(101‑2)、第二静电驱动电极(101‑3)的水平中分线的长度为L1；限位结构由第五水平直梁(101‑5)、第六水平直梁(101‑11)和第一止挡块(101‑1)、第二止挡块(101‑4)构成，左边限位结构的第五水平直梁(101‑5)右端连接到第一水平直梁(101‑6)的左端，两个梁的上边界平齐，第一止挡块(101‑1)位于第五水平直梁(101‑5)左端下方；右边限位结构的第六水平直梁(101‑11)左端连接到第四水平直梁(101‑10)的右端，两个梁的下边界平齐，第二止挡块(101‑4)位于第六水平直梁(101‑11)右端上方；从第一静电驱动电极(101‑2)、第二静电驱动电极(101‑3)的水平中分线到第五水平直梁(101‑5)、第六水平直梁(101‑11)末端的长度为L2；第一静电驱动电极(101‑2)的左边线与第一水平直梁(101‑6)的左边线对齐，第二静电驱动电极(101‑3)的右边线与第四水平直梁(101‑10)的右边线对齐；扭转结构中的扭转梁(101‑8)的上端面垂直连接到多晶硅固支梁(102)的中心位置，形成悬挂‑扭转结构。