Nano-bending method for the measurement of the Poisson's ratio of MEMS thin films

Nano-bending method is presented to measure the Poisson's ratio of thinfilms for MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) applicaiton. The douvle-ring specimen is designed and fabricated based on the surface micromachining process to facilitate the measurement of the Poisson's ratio. The Poisson's ratio can be obtained through analyzing the linear load-displacement relationship of the double ring specimen subjected to nano-indenter loading. The Present nano-bending mehod is an in-situ measurement approach due to the compatibility to the surface micromachining process. The Poisson's ratio is locally obtained at the location of the double ring specimen with micro dimension. To validate the nano-bending method, the Poisson's ratio of LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) poly-silicon with thickness of 2.3㎛ is investigated. Experimental results reveal that the Poisson's ratio of the poly-silicon film is 0.2569. The standard deviation of the nano-bending measurement for the stiffness of double ring specimens is 2.66%.

MEMS 박막의 푸와송 비 측정을 위한 미소굽힘기법

MEMS(미소전기기계시스템) 박막의 푸와송비 측정을 위한 미소굽힙기법이 제안되었다. 푸와송비 측정에 민감한 쌍원시편(두 개의 원모양)을 설계하고 표면미세가공 공정을 사용하여 제작하였다. 미소압입기로 하중을 가한 쌍원시편의 하중-변위 곡선을 분석하여 푸와송비를 측정할 수 있었다. 제안도니 미소굽힘기법은 표면미세가공에 적합하여 소자제작과정에서의 동시측정이 가능하고(in-situ measurement), 소자가 위치해 있는 작은 영영에서의 물성을 국부적으로 측정할 수 있는 장점이 있다. 제안된 기법을 검증하기 위하여 저압화학기상증착법에 의하여 증착된 2.3㎛ 다결정실리콘(Poly-silicon)의 푸와송비를 측정하였다. 실험에 사용된 다결정실리콘막의 푸와송비는 0.2569 이고 쌍원시편의 강성에 대한 측정표준편차는 2.66% 이었다.