多晶硅微懸臂梁粘附失效的可靠性分析.pdf

1、本文以表面加工多晶硅微懸臂梁為例從實(shí)驗(yàn)和理論兩個(gè)方面分析了MEMS器件在微觀領(lǐng)域中特有的粘附失效，并對(duì)它建立了粘附失效的可靠性模型。在理論分析中，分析了外界環(huán)境包括環(huán)境濕度、溫度和接觸表面粗糙度以及在工藝控制過程中由于溫度變化引起的薄膜殘余應(yīng)力對(duì)微懸臂梁粘附的影響；并利用宏觀機(jī)械可靠性中的應(yīng)力．強(qiáng)度干涉理論，建立了預(yù)測(cè)MEME器件粘附的可靠性模型，該模型可定量的計(jì)算微懸臂梁在外載荷下的粘附失效的可靠度，進(jìn)一步優(yōu)化微懸臂梁的設(shè)計(jì)，同時(shí)該理

2、論可以進(jìn)一步推廣到一般MEMS器件的可靠性研究中去。在實(shí)驗(yàn)分析中，利用多普勒(Doppler)諧振儀，通過測(cè)量梁諧振頻率的改變確定梁的粘附情況，為確定梁的粘附特性提供了一種直觀可靠、精度高的動(dòng)態(tài)測(cè)試方法，大大改善了傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡觀測(cè)梁的粘附情況不夠精確的情況；同時(shí)利用靜電力驅(qū)動(dòng)的梁結(jié)構(gòu)，通過測(cè)量梁的接觸電壓與分離電壓確定了MEMS微懸臂梁在工作中的粘附力大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為預(yù)測(cè)MEMS器件的粘附失效，優(yōu)化MEMS器件設(shè)計(jì)，提高可靠性提供了依