GB∕T 38446-2020 微机电系统（MEMS）技术 带状薄膜抗拉性能的试验方法

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图3条带弯曲试验示意图

通过4.4试验得到的相关参数计算以下性能参数： a）在弯矩可忽略和样品各处应变相同的假设基础上可以通过式（1）和式（2)计算应力和应变硬度标准，见

2Bh sinβ VL? +w2 L

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样品可以通过MEMS工艺制备。针对不 艺流 图A.1介绍了一种MEMS工艺流程，详细描述如下： a）在Si圆片上沉积氧化物薄膜。 b 在氧化物薄膜上沉积测试材料薄膜。Au，Mo，SiNr可用作测试材料。可淀积粘合剂层以增 强氧化物薄膜和测试材料薄膜间的附着力。为了最小化测量时的刚度效应，粘合剂层的厚度 一定要谨慎选择。 C 图形化测试材料薄膜以固定样品的形状。 d）用氧化物或光刻胶钝化层保护图形化的样品。 e）制作独立式的薄膜，使用DRIE刻蚀Si基片背面。 f）移除光刻胶或氧化物得到独立式的薄膜

图A.1样品的工艺流程图

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样品的尺寸可用多种方法进行测量。测量样品的厚度可用台阶仪或AFM（原子力显微镜）测量；样 品的宽度和长度可用电子显微镜甚至光学显微镜测量。为防止薄膜由残余压应力产生屈曲，条带上连 接基片的固定两端的长度即可认为是样品的长度

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附录B （资料性附录） 对准偏差和几何结构对性能测试的影响

通过带状弯曲试验得到的结果会受到多种误差源的影响。其中一部分为样品的儿何结构，另外 部分则是平移和有角度的对准偏差。使用有限元仿真，可以估算这些误差源的影响，并且提供了有帮助 的测试指导建议。样品有三个参数，长度，宽度和厚度。根据弹性模量和屈服强度误差，并在精确对准 情况下，这些参数的影响可被估计。由于平移和有角度的对准偏差而造成的误差也可被估计。

在精确对准下的弹性模量和屈服强度 过有限元分析进行了估计，并且在图B.1中绘制。 度/厚度比增加时，弹性模量和屈服强度的误差减小了，所估计的特性也比真实特性略小。当长厚 度的比值远大于300时，误差小于1%

B.1基于1um厚Au薄膜数据误差的有限元分

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平移和角度的对准偏差分析如图B.2结构所示。基于仿真结果，当平移（d)未对准小于L/100时， 发现d对弹性模量和强度的影响小于0.1%。角度对准偏差中资料范本，α对结果有着最重要的影响，由α造成 的误差随着宽度B增加而增大。当B/h为10并且α小于1°时，弹性模量和屈服强度的误差小于 0.5%。当β和小于1°时，它们对于弹性模量和屈服强度的影响小于0.1%。 载荷尖端圆角半径对于弹性模量和强度估值的影响也进行了估计。当半径增加时，弹性模量和强 度的误差也增大。强度误差的增长快于弹性模量误差的增长。当半径小于L/50时，误差小于0.5%。

图B.2平移（d）和角度（α.β.）未对准

产生误差的原因主要为热漂移和试验设备的弹簧片刚度

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附录C （资料性附录） 纳米压痕仪的测试结果误差及补偿

热漂移是一种常见的造成精密传感器测量误差的因素。这种误差被认为是测试系统热波动的结 果。为了测试热漂移，在负载控制条件下记录该偏差一段时间，同时样品与楔形顶部相接触。通过使用 票移数据，修正了带状弯曲试验偏差数据。这是纳米压痕试验常见的补偿手段。由于蠕变与温度漂移 难以区分家具标准，这个补偿不能用于有蠕变特性的样品，

图C.1纳米压痕仪的示意图

[1]GB/T228.1一2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法 [2]GB/T 3102.3—1993 力学的量和单位