一种微悬臂梁接触长度的测量结构及其方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN101839706A

(43)申请公布日2010.09.22

(21)申请号CN201010153380.4

(22)申请日2010.04.21

(71)申请人东南大学

地址210009江苏省南京市江宁开发区东南大学路2号

(72)发明人唐洁影袁洁

(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)

代理人柏尚春

(51)Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

一种微悬臂梁接触长度的测量结构

及其方法

(57)摘要

本发明公开了一种微悬臂梁接触长

度的测量结构及其方法，该测量结构包括

衬底和两个尺寸相同的金属悬臂粱，所述

衬底上设有悬臂梁锚区、与测量结构相对

应的用于静电激励的下拉电极、分别对应

于两个悬臂粱的两个衬底接触电极；所述

悬臂粱通过悬臂梁锚区位置对称地并行固

定在衬底上方；所述两个衬底接触电极材

料相同，其中一个衬底接触电极由两条以

上并行排列的窄条电极构成。测量时，在

静电激励下悬臂梁自由端与衬底上的两条

以上的窄条电极相接触时，将使相应的窄

条电极接通，通过测试各窄条电极之间的

连通状况判断悬臂梁与衬底接触的位置，

从而确定悬臂梁的接触长度。本发明提供

的测量结构简单，测量方法容易并且能够

实现在线测量。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种微悬臂梁接触长度的测量结构，其特征在于：所述测量结构包括衬底(1)、两

个尺寸及材料相同的金属悬臂粱(31)和悬臂粱(32)；所述衬底(1)上设有悬臂梁锚区

(2)、与测量结构相对应的用于静电激励的下拉电极(4)、对应于悬臂粱(31)的普通衬

底接触电极(5)和对应于悬臂粱(32)的衬底接触电极；所述悬臂粱(31)和悬臂粱(32)

通过悬臂梁锚区(2)位置对称地并行固定在衬底(1)上方；所述对应于悬臂粱(31)的普

通衬底接触电极(5)和对应于悬臂粱(32)的衬底接触电极材料相同；所述对应于悬臂

粱(32)的衬底接触电极由两条以上并行排列的窄条电极构成，所述窄条电极末端连

接有压焊块。

2.一种如权利要求1所述的微悬臂梁接触长度的测量结构的测量方法，其特征在于

所述测量方法如下：

1)在所述悬臂粱(31)、悬臂粱(32)和下拉电极(4)之间施加电压，在静电力的作用下，

悬臂梁(31)和悬臂梁(32)的自由端向下弯曲并和与之相应的普通衬底接触电极(5)和

衬底接触电极接触；

2)当悬臂粱(32)与衬底接触电极的两条以上窄条电极相接触时将使相应的窄条电极

间接通，通过测试各窄条电极间的接通状况，判断悬臂梁(32)与衬底接触电极的接

触位置；

3)根据悬臂梁(32)与衬底接触电极的接触位置，测量、计算悬臂梁(32)与衬底接触

电极的接触长度；

4)悬臂梁(31)与普通衬底接触电极(5)的接触长度和悬臂梁(32)与衬底接触电极的接

触长度相同。

说明书

技术领域

本发明涉及微电子机械系统制造、性能及其可靠性测试的技术领域，尤其涉及一种

通过MEMS(微机械系统)加工技术制造的MEMS微悬臂梁在静电驱动下的接触长

度的测量结构及其方法。

背景技术

可靠性是工业化过程中一个不可缺少的环节。目前，接触特性的研究已经受到越来

越多的关注，它直接关系到很多含有微梁可动结构的MEMS器件的可靠性问题。

以MEMS微悬臂梁为例，在静电激励下微悬臂梁的自由端与衬底接触，随着静电

力的增加，其接触长度随之增加。如果悬臂梁与衬底间的表面作用力大于悬臂梁自

身的回复力，还将导致两者粘连在一起不能分离，引起器件的粘附失效。无论梁粘

附与否，它与衬底的接触长度都是表征接触特性的重要参量之一，能否方便且精确

地测量接触长度将极大地影响接触可靠性问题的研究或接触特