本文關(guān)鍵詞：PECVD氮化硅薄膜性能研究及熱學(xué)測試結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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【摘要】：隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的飛速發(fā)展,器件的尺寸變得越來越小,在微/納米尺度下,薄膜的熱學(xué)性能顯得越發(fā)重要,其熱性能的好壞直接決定著MEMS器件的穩(wěn)定性。但是在尺寸效應(yīng)的影響下,薄膜的熱物性和塊體材料的表現(xiàn)出很大的差異性,經(jīng)典的測試?yán)碚撘褵o法適應(yīng)于薄膜熱學(xué)性能的測試。此外,氮化硅是一種物理和化學(xué)性能都很優(yōu)秀的半導(dǎo)體材料,在IC和MEMS器件領(lǐng)域,氮化硅是介電層以及表面鈍化層的首選功能性材料,這就要求氮化硅薄膜具有良好的熱物性。因此針對氮化硅薄膜的熱學(xué)性能,特別是熱導(dǎo)率,設(shè)計(jì)相應(yīng)的微測試結(jié)構(gòu),并對其進(jìn)行準(zhǔn)確的測試和分析有著重大的意義。首先,本文簡單描述了制備高頻氮化硅的PECVD設(shè)備,并詳細(xì)地記錄了硅烷和氨氣的流量比、工作壓強(qiáng)、基板溫度的變化對氮化硅薄膜特性(折射率、密度和沉積速率)的影響,并使用origin軟件對這些參數(shù)進(jìn)行了分析和研究。其次,簡要介紹了有限元仿真軟件COMSOL獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。提出了熱導(dǎo)率測試模型—懸臂梁結(jié)構(gòu),并使用COMSOL軟件從熱學(xué)方面和力學(xué)方面對懸臂梁進(jìn)行了仿真分析,了解了懸臂梁溫升的最大值隨其長度的增加而增大的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)了懸臂梁的長寬比總是大于9才能使懸臂梁結(jié)構(gòu)滿足一維熱傳導(dǎo)模型。最后,本論文著重討論了氮化硅熱導(dǎo)率測試結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制備。使用L-edit軟件對測試版圖進(jìn)行了改進(jìn),比如犧牲層不再圖形化,這樣避免了鋁引線爬坡問題,電連接可靠性基本不再受限于此問題。此外,把加熱測溫條寬度增加,降低工藝的難度。然后介紹了5英寸版圖三層結(jié)構(gòu)的材料,制備成實(shí)驗(yàn)用的掩膜版。最后設(shè)計(jì)了熱導(dǎo)率測試結(jié)構(gòu)的流程單,并指出了制備過程中各個(gè)環(huán)節(jié)相關(guān)的參數(shù)和注意事項(xiàng),對每一步制備的結(jié)構(gòu)圖形做了詳細(xì)的記錄。
【關(guān)鍵詞】：氮化硅薄膜 熱導(dǎo)率測試 COMSOL 懸臂梁
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.055;O484
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 氮化硅薄膜概述10
• 1.2 薄膜熱學(xué)性能測試的相關(guān)原理及現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 薄膜熱學(xué)性能測試現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 薄膜熱導(dǎo)率概述11-14
• 1.2.3 熱擴(kuò)散率概述14-15
• 1.2.4 熱容概述15-16
• 1.3 氮化硅薄膜的主要制備方法16-19
• 1.3.1 常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)16-17
• 1.3.2 低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)17
• 1.3.3 等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法(PECVD)17-19
• 1.4 本論文的意義和主要工作19-21
• 1.4.1 本論文的意義19
• 1.4.2 本論文的主要工作19-21
• 第二章 高頻氮化硅薄膜的特性21-34
• 2.1 設(shè)備簡介21-22
• 2.2 橢偏法測試薄膜的折射率及厚度22-24
• 2.3 不同的氣流量比對高頻氮化硅薄膜性能的影響24-27
• 2.4 不同的基板溫度對高頻氮化硅薄膜性能的影響27-30
• 2.5 不同的壓強(qiáng)對高頻氮化硅薄膜性能的影響30-32
• 2.6 本章小結(jié)32-34
• 第三章 熱導(dǎo)率測試結(jié)構(gòu)的概述和仿真分析34-48
• 3.1 直流法測試熱導(dǎo)率結(jié)構(gòu)的概述34-35
• 3.2 有限元法及COMSOL Multiphysics仿真軟件35-38
• 3.2.1 有限元法概述35-36
• 3.2.2 COMSOL Multiphysics軟件概述36-37
• 3.2.3 COMSOL在弱耦合和強(qiáng)耦合的多物理場問題的應(yīng)用37-38
• 3.3 熱導(dǎo)率測試結(jié)構(gòu)的仿真分析38-47
• 3.3.1 熱導(dǎo)率測試結(jié)構(gòu)的熱學(xué)仿真分析38-45
• 3.3.2 熱導(dǎo)率測試結(jié)構(gòu)的力學(xué)仿真分析45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 熱導(dǎo)率測試結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和流片48-61
• 4.1.實(shí)驗(yàn)材料的概述48-50
• 4.2 熱導(dǎo)率測試結(jié)構(gòu)的掩膜版設(shè)計(jì)50-52
• 4.3 熱導(dǎo)率測試結(jié)構(gòu)的流片工藝52-59
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)室完整的MEMS工藝平臺和測試分析儀器52-53
• 4.3.2 熱導(dǎo)率測試結(jié)構(gòu)的詳細(xì)流片工藝53-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 第五章 總結(jié)和展望61-63
• 5.1 論文主要工作及結(jié)論61-62
• 5.2 工作的發(fā)展與展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士期間取得的研究成果68-69

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：1128484