激光幹涉法可測量薄膜的壓電係數

伟德bv网页版激光測振儀(yi) 與(yu) 鐵電分析儀(yi) 配合使用

伟德bv网页版提供了兩(liang) 種工具，能夠在產(chan) 品開發和製造過程中對壓電薄膜進行表征和控製。

• 激光幹涉法：用於(yu) 測量d33並評估壓電MEMS的運動。

• e31表征：用於(yu) 跟蹤薄膜的壓電係數。

今天我們(men) 先講一下激光幹涉法：

» 有四個(ge) 實用的壓電係數:

l d33在平行電極之間施加電壓時，薄膜表麵的垂直位移。

l d31在d33激活時，薄膜垂直膨脹時的橫向收縮。

l e33在d33激活時，薄膜頂部表麵施加的垂直力。

l e31在d33激活時，薄膜施加的橫向力。

» 在薄膜上隻能測量四個(ge) 壓電係數中的兩(liang) 個(ge) ：

l d33這是一個(ge) 較小的值，需要激光來分辨。

l d31無法用傳(chuan) 感器觀察到這種運動。

l e33可能可以用原子力顯微鏡（AFM）測量垂直力但難以保證準確性。

l e31薄膜產(chan) 生的橫向力會(hui) 使懸臂彎曲，其運動可以通過激光或光子傳(chuan) 感器觀察到。

物理限製

l 被測設備的物理尺寸限製了必須使用的傳(chuan) 感器類型。

l 光子傳(chuan) 感器的光斑直徑通常在 0.3mm 到 3mm 之間。

l 隻有大型平麵結構可以用光子傳(chuan) 感器測量。

l 光子傳(chuan) 感器價(jia) 格低廉。

l 壓電MEMS中的運動結構通常太小，無法用光子傳(chuan) 感器觀察到。

l 激光的光斑尺寸可以小至 2 μm，因此可以分辨樣品的微小區域。

l 激光比光子傳(chuan) 感器更昂貴。

計量工具

光子傳(chuan) 感器適合測量精確的大麵積平均薄膜係數。

激光多普勒測振儀(yi) （LDV）憑借其小光斑尺寸，適合原位測量生產(chan) 中的壓電MEMS設備。

» 兩(liang) 者的結合使用:

• 光子傳(chuan) 感器測量工藝監控晶圓上的薄膜e31係數。

• 激光直接測量監控晶圓上夾緊電容器的d33係數。

• 使用測量的e31和d33值預測製造中設備的性能。

• 激光直接測量壓電MEMS的運動，與(yu) 模型值的偏差表明工藝問題。

一、激光幹涉法

l 伟德bv网页版激光測振儀(yi) 與(yu) 鐵電分析儀(yi) 的配合使用。

l 鐵電分析儀(yi) 和壓電MEMS測試儀(yi) 使用 18 位 ADC，具有 76 µV/位的分辨率，單次測量的噪聲底限為(wei) ~300µV。

l 通過 16 次平均可以達到單比特 ADC 分辨率。

l 結合激光測振儀(yi) ，這些測試儀(yi) 可以達到 0.2 Å （0.02nm）的 d₃₃ 活塞運動分辨率。

l 測光測振儀(yi) 最小光斑直徑為(wei) 2 μm。

激光幹涉法

l 測振儀(yi) 測量460μm寬、580μm長的懸臂。

壓電MEMS測量

l 懸臂頂端的雙蝴蝶環，由 1Hz/20V的周邊平行板電容器驅動，32,000個(ge) 點。

蝴蝶運動

l 激光測振儀(yi) 可以看到夾緊薄膜的活塞運動。

d33與(yu) 激光測振儀(yi)