專利名稱：基于soi硅片的雙端固支梁壓阻系數(shù)的測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及壓阻系數(shù)的測量方法，具體涉及基于SOI硅片的雙端固支梁壓阻系數(shù)的測量方法。
背景技術：
參見圖1，SOI硅片從下到上依次包括襯底1、左右兩支撐2和雙端固支梁3，襯底 1和雙端固支梁3均為硅層，左右兩支撐2為二氧化硅層。當雙端固支梁3的尺寸縮小到納米量級后，其質量大大減小，由此導致高達GHz的諧振頻率，品質因數(shù)，靈敏度大為提高，功耗則顯著減少。這些特性使雙端固支梁3在諧振器、濾波器、生物化學傳感器等方面有良好的應用前景。隨著尺寸減少，傳統(tǒng)的信號檢測機制遇到了瓶頸，壓阻檢測由于其結構簡單，靈敏度高，方便IC集成，受到人們越來越多的關注。因此，準確測量雙端固支梁3動靜態(tài)下的壓阻系數(shù)具有非常重要的意義。在利用原子力顯微鏡探針給雙端固支梁3施加載荷測量壓阻系數(shù)的過程中，我們發(fā)現(xiàn)對于雙端固支梁 3，其靠近兩端的錨區(qū)處于拉伸狀態(tài)，中間部位處于壓縮狀態(tài)，這樣雙端固支梁上拉伸區(qū)域和壓縮區(qū)域由于壓阻效應產(chǎn)生的電阻變化相互抵消，使測量準確度大大下降。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種可消除雙端固支梁中拉伸區(qū)域和壓縮區(qū)域的抵消效應的測量壓阻系數(shù)的方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現(xiàn)本發(fā)明的雙端固支梁包括位于其兩端的錨區(qū)，包括以下幾個步驟(1)摻雜對雙端固支梁進行受力分析，得到位于中間位置壓縮區(qū)域的大小為
，其中，ι為雙端固支梁的長度；將摻雜物質埋入壓縮區(qū)域，得到摻雜區(qū)域。(2)重摻雜將重摻雜物質埋入摻雜區(qū)域的兩端，得到重摻雜區(qū)域；實現(xiàn)與金屬線的歐姆接觸。(3)淀積金屬鋁在重摻雜區(qū)域、錨區(qū)以及重摻雜區(qū)域與對應的錨區(qū)之間的區(qū)域均淀積金屬鋁；做互連導線。(4)連接金屬線在錨區(qū)上連接多根金屬線；以實現(xiàn)與外界的互連。(5)連接外設在兩錨區(qū)的金屬線之間連接一個可測量電阻的半導體參數(shù)測試儀；在錨區(qū)的金屬線與襯底的電極之間加一個可施加靜電偏置電壓的外部電壓源；通過外部電壓源產(chǎn)生的靜電偏置電壓，使雙端固支梁彎曲，無需增加額外的外設，就可以使雙端固支梁彎曲，減低了本發(fā)明的成本。(6)測量、計算得出結果在雙端固支梁和襯底間不施加靜電偏置電壓的情況下， 通過半導體參數(shù)測試儀讀出雙端固支梁的原始電阻；在雙端固支梁和襯底間施加一靜電偏置電壓的情況下，通過半導體參數(shù)測試儀讀出雙端固支梁的偏置電阻，并計算出原始電阻相對于偏置電阻的電阻改變量；通過電阻改變量與施加在雙端固支梁和襯底間的靜電偏置電壓，計算得到壓阻系數(shù)。上述摻雜物質是濃度為IO15 IO18CnT3的硼，重摻雜物質是濃度為IO19 102°cnT3 的硼，摻雜的目的是體現(xiàn)壓阻特性。上述述摻雜物質和重摻雜物質埋入的深度均是雙端固支梁厚度的1/3。本發(fā)明只在雙端固支梁的壓縮區(qū)域進行摻雜，利用淀積的金屬鋁實現(xiàn)摻雜區(qū)域與外界的互連，這樣雖然減少了雙端固支梁的有效測試長度，但是消除了雙端固支梁中的拉伸區(qū)域和壓縮區(qū)域的抵消效應，能夠獲得比全部摻雜時更明顯的電阻變化；本發(fā)明不但能夠不借用外力來使雙端固支梁彎曲，同時能夠大幅提高雙端固支梁在彎曲時的電阻變化量，提高測量壓阻系數(shù)的準確度。


圖1為SOI硅片的結構示意圖。圖2為雙端固支梁的結構示意圖。圖3為雙端簡支梁的結構示意圖，圖中箭頭為未知支反力矩MA和MB的方向。圖4為本發(fā)明的一實施例。圖5為圖4的附視圖，不包括半導體參數(shù)測試儀和外部電壓源。
具體實施例方式為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式
，進一步闡述本發(fā)明。雙端固支梁3在受靜電力均布載荷q的作用下，首先，計算出雙端固支梁3上的彎矩分布，進而，求出雙端固支梁3位于中間位置的壓縮區(qū)域的大小，以下是求解過程雙端固支梁3是超靜定梁，為了求解其在靜電力均布載荷q作用下的彎矩分布，必須去除雙端固支梁3上的多余約束，使其變?yōu)殪o定結構，同時要引入相應的未知力矩來代替多余約束。根據(jù)幾何相容條件計算出引入的未知力矩，進而求出雙端固支梁3上的彎矩分布。假設雙端固支梁3如圖2所示，在靜電力均布載荷q作用下彎曲，首先把雙端固支梁3兩端的A點和B點固定約束去掉，使雙端固支梁3變?yōu)殡p端簡支梁，這是一種靜定結構，并引入未知支反力矩Ma和MB，假設方向如圖3中所示，這樣雙端固支梁3就轉化為在力矩Ma和Mb以及靜電力均布載荷q作用下的雙端簡支梁，它們在A點和B點產(chǎn)生的轉角分別
權利要求
1.基于SOI硅片的雙端固支梁壓阻系數(shù)的測量方法，所述雙端固支梁包括位于其兩端的錨區(qū)，其特征在于，包括以下幾個步驟(1)摻雜對雙端固支梁進行受力分析，得到位于中間位置壓縮區(qū)域的大小為6到1±^/，其中，1為雙端固支梁的長度；將摻雜物質埋入所述的壓縮區(qū)域，得到摻雜區(qū)域； 6(2)重摻雜將重摻雜物質埋入所述摻雜區(qū)域的兩端，得到重摻雜區(qū)域；(3)淀積金屬鋁在重摻雜區(qū)域、錨區(qū)以及重摻雜區(qū)域與對應的錨區(qū)之間的區(qū)域均淀積金屬鋁；(4)連接金屬線在錨區(qū)上連接多根金屬線；(5)連接外設在兩錨區(qū)的金屬線之間連接一個可測量電阻的半導體參數(shù)測試儀；在錨區(qū)的金屬線與襯底的電極之間加一個可施加靜電偏置電壓的外部電壓源；(6)測量、計算得出結果在不施加靜電偏置電壓的情況下，通過半導體參數(shù)測試儀讀出雙端固支梁的原始電阻；在施加一靜電偏置電壓的情況下，通過半導體參數(shù)測試儀讀出雙端固支梁的偏置電阻，計算出原始電阻相對于偏置電阻的電阻改變量；通過電阻改變量與所述的靜電偏置電壓，計算得到壓阻系數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于SOI硅片的雙端固支梁壓阻系數(shù)的測量方法，其特征在于，所述摻雜物質是濃度為IO15 IO18CnT3的硼，所述重摻雜物質是濃度為IO19 102°cm_3 的硼。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于SOI硅片的雙端固支梁壓阻系數(shù)的測量方法，其特征在于，所述摻雜物質和重摻雜物質埋入的深度均是所述雙端固支梁厚度的1/3。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于SOI硅片的雙端固支梁壓阻系數(shù)的測量方法，包括以下幾個步驟通過受力分析得出在靜電力均布載荷的作用下，雙端固支梁上部位于中間位置受壓縮區(qū)域的大小是到其中，1為雙端固支梁的長度，并在此范圍內摻雜；摻雜區(qū)域兩端小范圍內重摻雜；在重摻雜區(qū)域、對應的錨區(qū)以及重摻雜區(qū)域與錨區(qū)之間的區(qū)域均淀積金屬鋁；在錨區(qū)上連接多根金屬線；在兩錨區(qū)的金屬線之間連接一個可測量電阻的半導體參數(shù)測試儀；在錨區(qū)的金屬線與襯底的電極之間加一個可施加靜電偏置電壓的外部電壓源；測量、計算得出雙端固支梁的壓阻系數(shù)。本發(fā)明避免了雙端固支梁中拉伸區(qū)域和壓縮區(qū)域的抵消效應，且測量結果準確，測量方法簡便。
文檔編號G01R27/14GK102288832SQ201110125618
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權日2011年5月16日
發(fā)明者于虹, 李甲子, 符鵬 申請人:東南大學