用于 MEMS 的弹簧桥接独立微梁单调与疲劳测试

微机电系统 (MEMS) 技术正迅速发展，对微尺度系统和器件的设计、制造及商业化的研究日益增多。准确了解 MEMS 所用薄膜材料的力学行为对于 MEMS 的成功设计与开发至关重要。本文展示并制造了一种新型电镀弹簧桥接微拉伸试样，该试样集成了销 - 销对准孔、错位补偿弹簧、载荷传感器梁和独立薄膜。该试样被装入专门设计的微机械装置中，以对亚微米级独立薄膜进行一系列单调拉伸测试。测试了某些适用于 MEMS 结构或运动齿轮的薄膜，包括溅射金、铜和氮化钽薄膜。金属试样通过溅射制造；对于氮化钽薄膜样品，在硅片上溅射钽薄膜期间向腔室引入了氮气。样品制造方法涉及三步光刻和两步电镀铜以固定狗骨状独立薄膜。采用标准湿法刻蚀或剥离技术，在底层涂有氧化硅的硅基底上的金属薄膜、孔以及用于弹簧和框架结构的种子层中刻画出一系列微拉伸试样。通过两步电镀工艺区分测试芯片的弹簧和框架部分。最后，通过化学刻蚀去除氧化硅，使电镀试样与硅基底分离。