微纳检查测试资料大全.doc

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1、-_第一章1、微纳米材料的三个特性是什么? 答：微尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应。 2、微纳测试的研究内容是什么，并解释其内涵 答：圆片级测试、管芯级测试和器件级测试。 MEMS 圆片级测试主要解决 MEMS 在工艺线上制造过程中微结构与设计的符 合性、微结构之间以及不同批次圆片间的一致性与重复性问题； 管芯级测试主要解决封装前微器件的成品率的测试问题； 器件级测试有两个方面的目的：其一是检测封装的质量，进行微器件的综合性 能测试；另一方面则是考核微器件的可靠性，给出可靠性指标。 3、微纳测试方法有哪两大类 答：接触式测试与非接触式测试。 4、微纳测试仪器有哪几类 答：光学、电子学、探

2、针等。 5、微纳测试的特点 答：被测量的尺度小，一般在微纳米量级；以非接触测量为主要手段。第二章1、试述光学法在微纳测量技术中的意义（同自动调焦法优点） 答：由于是非接触测量，因而对被测表面不造成破坏，可测量十分敏感或柔软 的表面；测量速度高，能扫描整个被测表面的三维形貌，且能测量十分复杂的 表面结构；用这种方法制成的测量仪器可用在制造加工过程中实现自动化测量。2、可见光的波长范围 答：400760nm 3、凸透镜成像的 5 种形式 答：形式 1：当物距大于 2 倍焦距时，则像距在 1 倍焦距和 2 倍焦距之间，成 倒立、缩小的实像。此时像距小于物距，像比物小，物像异侧。应用：照相机、 摄像机

3、。 形式 2：当物距等于 2 倍焦距时，则像距也在 2 倍焦距，成倒立、等大的实像。 此时物距等于像距，像与物大小相等，物像异侧。 形式 3：当物距小于 2 倍焦距、大于 1 倍焦距时，则像距大于 2 倍焦距，成倒 立、放大的实像。此时像距大于物距，像比物大，物像异侧。应用：投影仪、 幻灯机、电影放映机。 形式 4：当物距等于 1 倍焦距时，则不成像，成平行光射出。 形式 5：当物距小于 1 倍焦距时，则成正立、放大的虚像。此时像距大于物距， 像比物大，物像同侧。应用：放大镜。 4、几何光学的成像原理、波动光学的成像原理 答：几何光学成像原理：在均匀介质中，光线直线传播；光的反射定律；光的 折

4、射定律；光程可逆性原理。 波动光学成像原理：光的干涉；光的衍射；光的偏振。 5、显微镜与望远镜的异同点 答：显微镜与望远镜的相同点：（1）都是先成实像，后成虚像（2）他们的目-_镜都相当于放大镜成正立放大虚像。 显微镜与望远镜的不同点：（1）显微镜的物镜相当于投影机成倒立放大实像； （2）望远镜的物镜相当于照相机成倒立缩小的实像（3）显微镜的放大倍数： 物镜放大倍数乘以目镜放大倍数，而望远镜则不是。（4）显微镜物镜焦距小， 目镜焦距大，望远镜物镜焦距大，目镜焦距小。简称显物小，望物大 6、光学显微镜的分辨率是由目镜决定还是由物镜决定的，为什么 答：样品上的最小分辨距离，即分辨率，实际上是由物镜

5、来决定的。 原因：物镜中的限制圆孔直接影响着形成衍射斑的大小，而圆孔的直径直接与 物镜的直径相关：物镜的数值孔径（NA）决定着物镜中部衍射圆孔的大小。由最小分辨率的公式可知，物镜的数值孔径越大，能够分辨的最小距离越短。 7、光学显微镜的放大倍数是由什么决定的 答：放大倍数为物镜和目镜的放大倍数之积。 8、什么是数值孔径，如何提高显微镜的分辨率 答：数值孔径 NA=n sina/2 数值孔径越大，分辨率越高，因此增加数值孔径、减小波长、将物镜浸液可以 提高显微镜的分辨率。 9.利用波动光学可以形成哪些测试仪器 答：干涉仪、衍射仪、测量显微镜（劳埃德镜、迈克尔逊干涉仪、马赫-泽德干 涉仪、泰曼-格

6、林干涉仪、法布里-珀罗干涉仪等） 10、自动调焦法的优缺点 答：优点：由于是非接触测量，因而对被测表面不造成破坏，可测量十分敏感 或柔软的表面；测量速度高，能扫描整个被测表面的三维形貌，且能测量十分 复杂的表面结构；用这种方法制成的测量仪器可用在制造加工过程中实现自动 化测量。 缺点：被测物体表面的反射光能力不同，用自动调焦法测量时，对被测物体表 面的光反射度有要求，通常应大于 2% 11、自动调焦法测量微位移的原理，与金刚石探针接触测量法相比，自动调焦 法有哪些特点 答：原理：自动调焦法源于 CD 技术。由红外光二极管发出的激光束，经准直 镜准直后成为一束平行光，该平行光又经能实现焦距跟踪功

7、能的扫描物镜被聚 焦在被测物的表面上。被测物表面所反射的发散光以和入射光相反的方向返回， 其中一部分经分光镜分光后入射到聚焦检测器上，形成一个光点。该光点位置 根据被测表面结构可能有 3 中不同情形：光点在检测器平面上、光点在检测器 平面之前、光点在检测器平面之后。由上述两种离焦信号产生一个控制电平信 号，用于驱动一个动圈式马达，使扫描物镜跟随运动，直至使扫描物镜能到达 聚焦位置为止。物镜便能始终跟随被测物表面结构的轮廓，由此产生的垂直方 向的位移经一个电感式位移传感器转变成测试信号被记录下来。 特点：与金刚石探针接触测量相比，自动调焦法的光点直径要小得多，因而能 获取表面的十分细微的结构特征

8、。由于自动测焦法是非接触测量，又是主动调 节，因而较金刚石探针测量法，它响应更快，对外部振动较少敏感。 12、什么是三角法，它的用途什么，三角法测量分为哪两种-_答：1）光学三角法是用一束激光经光学系统调节后照射到被测物体表面，形成 一小光斑，经被测物体表面反射后的光线通过成像物镜汇聚成像在光电探测器 的光接收面上。被测点的位移信息由该光点在探测器的光接收面上所形成的像 点位置决定。当被测物体移动时，光斑相对于物镜的位置发生改变，相应的其 像点在光探测器接收面上的位置也将发生改变，根据其像点位置的变化和测量 系统的结构参数可求出被测点的位移信息。由于入射光线和反射光线构成一个 三角形，所以该方

9、法被称为光学三角法。 2）测量被测表面的形貌 3）斜光学三角法和直光学三角法两种 13、三角法测量中有哪几种检测方案 答：一般有三种，位置敏感探测器（PSD）、CCD 线阵探测器、差动式光电二 极管。 14、影响三角法测量精度的因素有哪些 答：（1）表面粗糙度的影响（2）被测表面微结构的影响（3）散斑的影响第三章1、分辨力、分辨率、放大倍数的基本概念 答：分辨力：显示装置能有效辨别的最小的示差值 分辨率：显示分辨率（屏幕分辨率）是屏幕图像的精密度，是指显示器所能显 示的像素有多少。 放大倍数：像与物体的尺寸的比值 2、人眼、光学显微镜、透射电镜、电子扫描显微镜、探针显微镜的分辨力 答：人眼晴分

10、辩率：0.1mm 以上；光学显微镜极限分辩本领是光波的半波长： 可见光最短 0.4um(半波长：0.2um）；透射电镜:点分辨(0.3-0.5nm),晶格分辨 (0.1-0.2nm)；电子扫描显微镜:(6-10nm)；探针显微镜:原子级(0.1nm)； 3、如何提高望远镜与显微镜的分辨率 答：对望远镜， 不变，尽量增大透镜孔径 D，以提高分辨率。 对显微镜，主要通过减小波长来提高分辨率。 4、显微镜的光学参数：放大倍数，工作距离，景深，视场 答：放大倍数：指物体经物镜、目镜两次成像后眼睛所能看到像的大小对原物 体大小的比值。是物镜的横向放大率 m 与目镜的角放大率 的乘积。显微镜配 有放大倍数

11、不同的物镜和目镜，各厂家均已在物镜和目镜上标出各自的放大倍 数，两者相乘即可。 工作距离：就是从物镜的前表面中心到被观察标本之间的距离。 景深：当显微镜调焦于某一物平面时，如果位于其前或后的物平面仍能被观察 者看清楚，则该二平面之间的距离叫做景深。 视场：从显微镜中能看到的圆形范围叫视场(又叫视野)。 5、光学显微镜有哪几部分组成 答：光学显微镜一般由载物台、聚光照明系统、物镜，目镜和调焦机构组成。 6、激光扫描显微镜有哪两种工作模式 答：一种是自聚焦扫描方式，一种是共焦扫描方式。 7、简述共聚焦扫描显微镜的基本原理，并说明如何产生一副完整的图像 答：利用放置在光源后的照明针孔和放置在检测器前

12、的探测针孔实现点照明和 点探测，来自光源的光通过照明针孔发射出的光聚焦在样品焦平面的某个点上，-_该点所发射的荧光成像在探测针孔上，该点以外的任何发射光均被探测针孔阻 挡。照明针孔与探测针孔对被照射点或被探测点来说是共轭的，因此被探测点 即共焦点，被探测点所在的平面即共焦平面。计算机以像点的方式将被探测点 显示在计算机屏幕上，为了产生一副完整的图像，由光路中的扫描系统在样品 焦平面上扫描，从而产生一副完整的共焦图像。 8、共聚焦显微镜的有点 答：（1）采用了共聚焦原理，几乎完全排除了杂散光的影响，可获高清晰度、 高分辨率的图像。 （2）高放大倍数、高分辨力 （3）制样简单，与普通偏光显微镜相同

13、，无需扫描电镜所要求的专门制样技术。 特别是可观察弱荧光和荧光碎灭很快的样品 （4）具有一定深度的穿透力，可进行分层扫描，获得不同穿透深度的图像及三 位重组立体图像。 （5）三位定量测定。 9、电子束与固体表面作用会产生哪些信号，这些信号有什么用途 答：可产生二次电子、背散射电子、俄歇电子、荧光、非弹性散射电子、透射 电子、绕散射电子、X 射线等信号。 用途:将这些信号用探测器收集起来，并转换为电流信号，再送到显像管就可转 变为图像。由于从样品表面散射或发射的电子与样品表面的固有特性有直接关 系，所以能得到样品表面结构的信息。 10、电子显微镜有哪两种 答：透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显

14、微镜（SEM） 11、透射电子显微镜与光学显微镜有哪些异同点 答：相同点：透射电子显微镜是利用电子的波动性来观察固体材料内部的各种 缺陷和直接观察原子结构的仪器。尽管复杂得多，它在原理上基本模拟了光学 显微镜的光路设计，简单化地可将其看成放大倍率高得多的成像仪器。 不同点：一般光学显微镜放大倍数在数十倍到数百倍，特殊可到数千倍。而透 射电镜的放大倍数在数千倍至一百万倍之间，有些甚至可达数百万倍或千万倍； 透射电子显微镜是以波长很短的电子束做照明源，而普通光学显微镜采用全视 场均匀照明。 12、根据加速电压的大小，透射电子显微镜可以分为哪几种，其加速电压为多 少 答：（1）一般 TEM。最常用的

15、是 100KV 电镜。 （2）高压 TEM。目前常用的是 200KV 电镜。 （3）超高压 TEM。目前已有 500KV、1000KV 和 3000KV 的超高压 TEM。 13、透射电子显微镜有哪几部分组成 答：透射电镜一般是由电子光学部分、真空系统和供电系统三大部分组成。 14、透射电子显微镜的样品分为哪两种，对样品有什么要求 答：间接样品和直接样品； 要求：（1）供 TEM 分析的样品必须对电子束是透明的，通常样品观察区域的 厚度以控制在约 100200nm 为宜。 （2）所制得的样品还必须具有代表性以真实反映所分析材料的某些特征。因此， 样品制备时不可影响这些特征，如已产生影响则必须知

16、道影响的方式和程度。 15、扫描电子显微镜的工作原理-_答：是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子 的多少与样品表面结构有关，次级电子由探测器收集，信号经放大用来调制荧 光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。 16、光学显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜的放大倍数有什么区别 答：一般光学显微镜放大倍数在数十倍到数百倍，特殊可到数千倍。而透射电 镜的放大倍数在数千倍至一百万倍之间，有些甚至可达数百万倍或千万倍。扫 描电镜图像放大倍数定义为显示器上图像宽度与电子束在试样上相应方向扫描 宽度之比。从几十放大到几十万倍，连续可调。 17、什么是仪器设备的有效放

17、大倍数，谈谈你对有效放大倍数的看法 答：是指恰好能够分辨样品上两个质点（姑且叫质点）的放大倍数。进一步放 大，也不会再有细节，为虚放大。 18、扫描电子显微镜有哪几部分组成 答：主要包括有电子光学系统、扫描系统、信号检测放大系统、图象显示和记 录系统、电源和真空系统等。 19、扫描电子显微镜的特点 答：放大倍率高；分辨率高；景深大；保真度好；样品制备简单；扫描电镜对 样品厚度没有限制，可直接观察样品表面的三维立体结构；光学显微镜和透射 电镜在放大倍数增加时，焦距和景深随之减小，而扫描电镜的放大倍数增加时， 焦距不变，景深也基本不减小，所以观察和照相都很方便；扫描电镜的放大倍 率很广，可以认为扫

18、描电镜填补了光学显微镜和透射电镜之间的空隙；避免了 因透镜缺陷带来的对图像分辨率的影响，而且容易把图像记录在存储介质上做 进一步处理；扫描电镜可以与各种分析技术相结合，构成分析电子显微镜。 20、扫描探针显微镜的基本原理 答：当探针与样品表面间距小到纳米级时，按照近代量子力学的观点，由于探 针尖端的原子和样品表面的原子具有特殊的作用力，并且该作用力随着距离的 变化非常显著。当探针在样品表面来回扫描的过程中，顺着样品表面的形状而 上下移动。独特的反馈系统始终保持探针的力和高度恒定，一束激光从悬臂梁 上反射到感知器，这样就能实时给出高度的偏移值。样品表面就能记录下来， 最终构建出三维的表面图 21

19、、扫描探针显微镜的主要特点 答：（1）分辨率高 （2）可实时得到实时间中表面的三维图像，可用于具有周期性或不具备周期性 的表面结构研究。 （3）可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是体相或整个表面的平均性质。（4）可在真空、大气、常温等不同环境下工作，甚至可将样品浸在水和其它溶 液中，不需要特别的制样技术，并且探测过程对样品无损伤。 （5）配合扫描隧道谱，可以得到有关表面结构的信息，例如表面不同层次的态 密度、表面电子阱、电荷密度波、表面势垒的变化和能隙结构等。 （6）在技术本身，SPM 具有的设备相对简单、体积小、价格便宜、对安装环 境要求较低、对样品无特殊要求、制样容易、检测快捷、操作简

20、便等特点，同 时 SPM 的日常维护和运行费用也十分低廉。 22、常用的扫描探针显微镜有哪些 答:扫描隧道显微镜、原子力显微镜、扫描近场光学显微境、弹道电子发射显微-_镜、扫描力显微镜 23、扫描隧道显微镜的主要原理 答：是电子的隧道贯穿，电子云占据在样品和探针尖之间。导体的电子是“弥散” 的，故有一定的几率位于表面边界之外，电子云的密度随距离的增加而指数式 地衰减。这样，被通过电子云的电子流就会在表面和探针间的距离变化极为灵 敏。探针在表面上扫描时，有一套反馈装置去感受到这一电子流（叫做隧穿电 流），并据此使探针尖保持在表面原子的恒定高度上。探针尖即以这种方式描 过表面的轮廓。读出的针尖运动

21、情况经计算机处理后，或在银幕上显示出来， 或由绘图机表示出来。使针尖以一系列平行线段的方式扫描，使可获得高分辨 率的三维表面图像。 24、原子力显微镜的主要原理 答：在原子力显微镜（AFM）的系统中，使用微小悬臂来感测针尖与样品之间 的交互作用，这作用力会使悬臂摆动，利用激光将光照射在悬臂的末端，当摆 动形成时，会使反射光的位置改变而造成偏移量，此时激光检测器会记录此偏 移量，也会把此时的信号给反馈系统，以利于系统做适当的调整，最后再将样 品的表面特性以影像的方式给呈现出来。 25、扫描隧道显微镜有哪两种测量模式，并解释 答：1）等高测量模式：探针以不变高度在试件表面扫描，隧道电流随试件表面

22、起伏而变化，从而得到试件表面形貌信息。 （2）恒电流测量模式：探针在试件表面扫描，使用反馈电路驱动探针，使探针 与试件表面之间距离（隧道间隙）不变。此时探针移动直接描绘了试件表面形 貌。 26、原子力显微镜有哪三种测量模式，并解释 答：1）接触式：探针针尖与试件表面距离0.5nm，利用原子间的排斥力。由 于分辨率高，目前采用较多。其工作原理是：保持探针与被测表面间的原子排 斥力一定，探针扫描时的垂直位移即反映被测表面形貌。 2）非接触式：探针针尖与试件表面距离为 0.51nm，利用原子间的吸引力。 27、扫描隧道显微镜的主要缺陷 答：1）在扫描隧道显微镜(STM)的恒电流工作模式下，有时它对样

23、品表面微粒 之间的某些沟槽不能够准确探测，与此相关的分辨率较差。 2）扫描隧道显微镜(STM)所观察的样品必须具有一定程度的导电性，对于半导 体，观测的效果就差于导体；对于绝缘体则根本无法直接观察。如果在样品表 面覆盖导电层，则由于导电层的粒度和均匀性等问题又限制了图象对真实表面 的分辨率。 28、探针显微镜的分辨率是如何确定的 答：通过探针扫描的视野与观察到的视野的比例的倒数来确定 29、探针显微镜中探针运动过程微悬臂梁形变的检测有哪几种，并简单解释 答：隧道电流法、电容检测法、光学检测法（反射法和干涉法） 简单解释同 19 题原子力显微镜的主要原理。第四章1、MEMS 系统的特征参数主要包

24、括哪些-_答：MEMS 几何结构的尺寸及描述表面微观特性的参数，如微结构的长、宽、 厚度，表面粗糙度、微结构的台阶高度等。 机械特征参数：微梁结构的应力、应变、强度，运动的位移与速度，振动的频 率与振幅，以及 MEMS 结构材料的固有机械特性等参数 2、对 MEMS 器件几何结构参数测量方法有哪些 答:（1）将计算机视觉技术与光学显微技术相结合的微视觉测量方法 （2）扫描电子显微镜测量方法 （3）测量台阶结构高度的台阶仪测量方法 3、MEMS 器件几何量的测量有什么特点 答：（1）测量力引起的误差较大 （2）定位误差对测量量结果的影响较大 （3）被测件轮廓影像易受异物的影响 （4）光学衍射效应

25、的影响较大 （5）温度引起的误差较小 4、简述显微双目立体成像的基本原理，并说明其与有何优点 答：立体视觉系统是建立在光学体视显微镜上的应用系统，通过体视显微镜及 双目摄像头可过的显微物体的立体图像。在计算机视觉系统中，常通过两幅或 多幅从不同角度同时获取的目标数字图像，重构出目标的三维形状。 优点：立体感强，成像清晰和宽阔，长工作距离，适用范围广泛，操作方便， 直观，检定效率高，焦深大，视场直径大 5、台阶测量有哪两种方式，并分别说明之 答：接触式：金刚石触针沿被测表面作接触扫描运动，由测量摆杆、十字片簧 弹性支承及平衡块组成的测量机构带动电感式位移传感器的磁芯作相应运动， 从而将被测表面的

26、台阶高度转化为与之成正比的电压信号，经信号调理电路放 大、解调、滤波后，送计算机进行数据分析和处理，得到被测表面的轮廓或台 阶高度差。 非接触式：主要方法有隧道电子显微镜测量方法，扫描隧道显微镜测量方法， 原子力显微镜测量法。 6、表面粗糙度的表征方法有哪两种 答：图形法和参数法 7、表面微观形貌的表征方法有哪两种 答：二维轮廓和三维形貌 8、表面粗糙度的参数表征中常用的基准线是什么，表面微观形貌的常用基准面 是什么 答：基准线：中线制，轮廓的最小二乘中线 基准面：最小二乘表面 9、说明表面粗糙度和表面微观形貌在表征方法和表征参数等方面的区别与联系 答：在表面粗糙度的表征中，测量数据是以评定基

27、准线为中心的位置函数 zf（x），这样获得的数据，经常被称为表面二维轮廓数据； 在三维表面形貌的表征中，测量数据是以评定平面（理想平面）为中心的位置 函数 zf（x，y），通常称为表面三维形貌数据； 10、表面粗糙度的主要表征参数包括哪些，并解释其定义与数学表达方式 答：轮廓算术平均偏差 Ra： 定义：在采样长度 l 内轮廓偏离中线距离的绝对值的算数平均值。-_公式：dxl xylRa 0)(1微观不平度十点高度 Rz： 定义：在采样长度 l 内五个最大的轮廓峰高 ypi的平均值与五个最大的轮廓谷深 yvi的平均值之和。公式：)(515151 iviipizyyR轮廓最大高度 Ry： 定义：在

28、采样长度 l 内五个最大轮廓峰顶线与轮廓谷底线之间的距离。公式：maxmaxvpyyyR11、表面微观形貌的主要表征参数包括哪些 答：幅度参数：表面形貌的均方根偏差 Sq、表面十点高度 Sz、表面高度分布的 峭度 空间参数：最速衰减自相关长度 Sal、表面峰顶密度 Sds、表面的结构形状比率 Str、表面的纹理方向 综合参数：均方根斜率、算术平均顶点曲率、展开界面面积比率 功能参数：表面支撑指数、中心液体滞留指数、谷区液体滞留指数 12、表面粗糙度与表面微观形貌的测试方法有哪些 答：机械探针测量法，光学探针测量法，干涉显微测量法，扫描电子显微镜测 量法，扫描探针显微镜测量法 13、MEMS 材

29、料机械特性有哪些 答：杨氏模量，断裂强度，屈服应力，疲劳特性 14、MEMS 材料机械特性的测试与宏观材料特性的测试有什么区别，主要难点 在哪些方面 答：MEMS 测试中需要几个力学特性：弹性模量、残余应力、断裂强度、疲劳 强度 难点：如何制作合适的微尺寸测试试样用何种方法直接测量试样，使得到 的结果能够代表 MEMS 系统中实际使用的微机械器件及其工作时的应力状态。 难点：MEMS 试样的特征长度一般在 lmm 以下，这给实验带来一系列困难。如： 如何制作、夹持、对中(保持试样与拉力之间的同轴性)微小试样、如何提高载 荷和位移测量的分辨率、如何模拟 MEMS 器件的实际结构和应力状态、如何完

30、 善理论模型等。 15、MEMS 材料特性的测试有哪几种方法 答：拉伸测试法，弯曲梁法，纳米压入法，鼓膜法，共振频率法 16、拉伸测试法分为哪几种 答：传统拉伸法，转化拉伸法，集成拉伸测试 17、为什么说直接拉伸法是测量弹性模量最直接的方法 答：（1）测试数据准确可靠，可以测试多种微机械材料的力学性能参数 （2）拉伸测试确定弹性模量的方法符合 ASTM 标准 E111 中关于弹性模量的定 义，实验结果容易解释，通用性强 （3）拉伸测试提供的目标参数与试样厚度成线性关系，试样厚度测量不准确所-_引起的误差比弯曲测试小得多 18、MEMS 结构中的应力主要来源于哪里 答：热应力，内应力，外应力 1

31、9、MEMS 结构中的应力和应变有哪些测试方法 答：谐振频率法、加载变形法、临界挠曲法、结构位移法、旋转指针法、硅片 弯曲法、X 射线（XRD）法、拉曼光谱法 20、应力、应变测试方法中，哪些测试方法既可以测试应力也可以测试弹性模 量 答：谐振频率法、加载变形法 21、简述 X 射线衍射法测试残余应力的主要原理 答：由于当 MEMS 结构材料中有应力存在时，其晶面间距必然随晶面与应力相 对取向的不同而有所变化，按照布拉格定律，衍射角也会相应改变。因此有可 能通过测量衍射角随晶面取向不同而发生的变化来求得应力。 22、简述拉曼光谱仪测试残余应力的主要原理 答：应变的微观基础是原子之间的距离发生改

32、变，所以从理论上说，拉曼散射 光应该能够反映出应变的信息。实际上也正是这样，很多材料和结构的拉曼谱 线的位置会随应变状态的变化产生相应的移动。 23、为什么说 X 射线衍射法与拉曼光谱仪测试残余应力的方法是最直接的方法 答：这两种方法都是频谱分析，都是测量原子之间的作用在测试应力，从微观 来测试残余应力。 24、MEMS 结构应力、应变的检测方法有哪些特点 答：（1）采用无损的微加工技术 （2）采用非接触式测量技术 （3）采用显微观测技术 （4）采用微弱信号提取和处理技术 （5）用于测量应力、应变的结构样品要易于制造，而且能够同时和 MEMS 器 件设计在一起进行测量。第五章1、简述激光多普勒

33、效应答：激光多普勒干涉技术用于振动测量的原理是：光源发射一束频率为 f0的光照射到物体表面，根据多普勒原理，运动物体接收到光信号后把它反射出来，在 q2 的方向光接收器接收到频率为 f 光波信号，其频率随运动物体速度增加而增加。即速度为 v 的运动物体产生的多普勒频移为 df。 2、简述频闪成像的基本原理答：通过简单地缩短照明时间也可抓取物体运动的瞬间，这种缩短光源照明-_时间来“冻结”高速运动的瞬间状态，实现对 MEMS 等物体高速运动过程中每-个瞬时准静态运动位置的精确捕捉的方法称为频闪成像。3、什么是光学切片答：光学切片（optical section）：先进的光学显微镜可以做到只对物镜

34、焦面上的样品进行成像，也就是说，显微镜看到的，只是样品中薄薄一层物质结构，这样的薄层被称为光学切片。光学切片越薄，显微镜的分辨能力就越高。4、微系统测试分析仪（polytec）有哪三种三种测试方法，分别阐述其工作原理答:纵向振动测量的激光多普勒技术;横向振动测量的闪频成像法技术和轮廓测量的白光干涉技术. 激光多普勒干涉技术用于振动测量的原理：光源发射一束频率为 f0 的光照射到 物体表面，根据多普勒原理，运动物体接收到光信号后把它反射出来，在 q2 的 方向光接收器接收到频率为 f 光波信号，其频率随运动物体速度增加而增加。 即横向振动测量原理：通过简单地缩短照明时间也可抓取物体运动的瞬间，这

35、 种缩短光源照明时间来“冻结”高速运动的瞬间状态，实现对 MEMS 等物体高速 运动过程中每-个瞬时准静态运动位置的精确捕捉的方法称为频闪成像。5、在本实验室中，能够测试面内运动和离面运动的设备是什么答：6、为什么用经常使用白光干涉仪？答：因为在光程差范围内，通过白光干涉仪的机械扫描可得到视场范围内每个像点干涉函数的数字表示，每个干涉图的傅立叶变换可得到一个用来确定局 部表面高度相位值的序列。这种方法完全在空间频域内分析，不用计算条纹对 比度。 7、什么是拉曼光谱学答：拉曼光谱学是基于光与物质相互作用的特性，是一种基于非弹性光散射 (即入射激光的能量/频率发生改变)的无损伤探测方法。 8、简述

36、拉曼散射效应答：单色的入射光投射到物质中产生的散射，散射光中除了含有入射光相同 频率的光之外，还包含有与入射光不同频率的光，这种散射光与入射光不同频 率的现象为拉曼散射效应 9、拉曼光谱仪的组成-_答：光源、外光路、色散系统、接收系统、信息处理与显示 10、拉曼谱线包含哪些信息答：样品成分、应力、应变、晶体结构和晶向、晶体质量的好坏 11、为什么可以用拉曼光谱仪进行应力测试答：由于拉曼散射包含的是物质振动能级的信息，因而能反映物质元素组 成、晶格质量、分子结构等，很多材料和结构的拉曼谱线的位置会随应变状态 产生相应位移，因此可以进行应力测试。 12、简述用拉曼光谱仪进行动态应力的测试过程 答：

37、激光器发出的连续激光经物镜照射于样品，样品对光除产生反射、吸 收和透射之外，还将产生拉曼散射；散射光系统将散射光送入单色仪或光谱仪， 然后经过计算机软件处理输出拉曼光谱，得到相应信息第六章1、在圆片级测试过程中，主要测试哪些参数，用什么方法 答：晶面、晶向；电阻率、方块电阻；表面形貌、膜厚等；IV 特性、CV 特性等。X 射线衍射定向法、光图定向法、四探针法、半导体特性分析仪 4256C、4284A 2、晶面晶向测试主要有哪两种测试方法，各有什么特点 答：X 射线衍射定向法：该方法可用于所有半导体单晶的定向。是一种非破坏 性的高度定向方法，但使用设备应严格遵守起安全操作规程。 光图定向法：该

38、方法目的主要用于单一元素半导体单晶的定向。光图定向法需腐蚀试样，因此 要破坏抛光片表面。该方法的精度低于 X 射线衍射法，但设备要求不那么复杂。3、电阻率测试主要用到什么仪器，如何测试 答：最常用的方法为四探针法，其中探针间的距离相等，一个从恒定电流源来 的小电流 I，流经靠外侧的两个探针，而对于内侧的两个探针间，测量其电压值 V。就一个薄的半导体样品而言，若其厚度为 t，且 t 远小于样品直径 d，其电阻率为4、对于薄膜和压敏电阻的方块电阻，用什么方法测试 答：用四探针法测试。只要薄层大且探针的间距小，方块电阻（Rs）就可由下式得到： 5、I-V 特性测试主要用到哪个设备，什么型号 答：半导

39、体参数分析仪，Agilent4156C 6、有哪些方法可以测试薄膜厚度 答：1）椭偏仪测薄膜厚度 2）反射仪测薄膜厚度 3）X 射线测薄膜厚度 4）光声技术测薄膜厚度 7、在封装测试过程中，主要测试哪些参数 答：键合质量测试、气密性测试、可靠性测试、电性能测试-_8、对于圆片键合，有哪两种方法可以测试键合效果，如何测试 答：无损检测、破坏性测试 9、什么是可靠性 答：可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。 10、在 MEMS 器件中，性能失效主要表现在哪些方面，结构失效有哪些 答：性能失效： 1）温度漂移过大； 2）温度冲击实验过程中，在热应力的作用下，输出失效； 3）传

40、感器发生吸合情况； 4）振动频响低； 5）参数逐渐退化。 结构失效： 1）弹性膜片的 Al-Au 键合点断开； 2）金丝根部(在键合点附近)损伤断裂； 3）金丝内引线中部断开； 4）外出线焊接点脱开； 5）弹性梁、膜片破裂。 11、MEMS 器件的失效原因有哪些 答：虽然传感器失效模式是以力学为基础，但是失效原因包括热、电和力学因 素。 1）力：温度循环过程中结构的形变；金属触头处的弹性形变；金属引线的机械 疲劳；敏感结构的疲劳应力；模型粘合剂的力。 2）热：活跃区的温度梯度；不同层(金属和敏感层)之间的卷曲(脱层)。 3）电：由于热应力和机械应力影响敏感电阻的热漂移。 12、常见的可靠性试验有哪些，最有效的可靠性试验是什么 答：1）温度循环、随机振动、恒定高温、电应力、温度冲击、定频正弦、低温、 扫频正弦、综合环境、机械冲击、潮湿、加速度、高度（低气压） 2）温度实验和振动实验是可靠性实验中最有效的实验方法。 13、MEMS 封装与微电子封装的异同点答：微电子封装通常分三个层次，即单芯片封装和多芯片组件的一级封装， 将一级封装和其他元器件一同组装到单层或多层 PWB（印制电路板）或其他 基板上的二次封装（插板封装），以及将二级封装插装到多层母板上的三级封 装。 MEMS 封装则通常分为芯片级封装、器件级封装和系统级封装这样三个层次。