Структура и свойства функциональных слоев нитрида кремния на различных стадиях их формирования в технологии устройств нано- и микросистемной техники

• Автор: Обижаев, Денис Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Глава 1. Литературный обзор
1.1. Конструкции исполнительных элементов устройств микро- и наносистемной техники на основе тонких слоев нитрида кремния, выполняемых с применением полиимидных «жертвенных» слоев
1.2. Технологические процессы изготовления исполнительных элементов устройств микро- и наносистемной техники на основе слоев нитрида кремния с применением полиимидных «жертвенных» слоев
1.3. Структура и свойства тонких слоев нитрида кремния
Глава 2. Исследование закономерностей формирования структуры и свойств слоев нитрида кремния на полиимидных покрытиях и пленках
2.1. Объекты исследования, способы получения и обработки образцов
2.2. Методы исследования
2.3. Влияние соотношения реакционных газов на химическое строение и модуль упругости слоев нитрида кремния
2.4. Влияние подложки на состав и структуру осажденных слоев нитрида кремния
2.5. Влияние подложки на морфологию осажденных слоев нитрида кремния
2.6. Влияние плазмохимической обработки на поверхностную энергию полиимидного покрытия
2.7. Влияние плазмохимической обработки полиимидного покрытия на поверхностную энергию и расчетную работу адгезии осажденных I
слоев нитрида кремния различной толщины в сухом и увлажненном состоянии
Глава 3. Исследование закономерностей травления полиимидных «жертвенных» слоев из зазоров, состава и свойств освобожденных
травлением слоев нитрида кремния
3.1. Объекты и методы исследования

3.2. Кинетика травления полиимидных «жертвенных» слоев при различной топологии слоя нитрида кремния и длительности травления
3.3. Состав продуктов травления полиимидного «жертвенного» слоя
3.4. Состав освобожденной травлением полиимидного «жертвенного» слоя поверхности нитрида кремния
3.5. Влияние толщины слоя нитрида кремния на остаточные деформации тестовых балочных элементов на его основе
Глава 4. Использование полученных результатов в разработке технологии изготовления компонентов устройств нано- и микросистемной техники
4.1. Формирование структур на основе наноразмерных слоев нитрида кремния с использованием полиимидных «жертвенных» слоев для матричных микроболометрических приемников ИК-излучения
4.2. Формирование защитных слоев на основе нитрида кремния для газового сенсора на основе композиционных покрытий «полиимид -многостенные углеродные нанотрубки»
Выводы по работе
Литература
Приложение 1. Методика определения теплофизических характеристик
микромостиковых структур
Приложение 2. Заключения об использовании результатов диссертационной работы

Обозначения и сокращения
ВЧ - высокочастотный
ДАДФО-Р - полиимид на основе диангидрида 3,3',4,4'-дифенилоксид-тетракарбоновой кислоты и диаминодифенилового эфира резорцина ИК - инфракрасный
ММБП - матричный микроболометрический приемник МЭМС - микроэлектромеханическая система ММБП - матричный микроболометрический приемник НЭМС - наноэлектромеханическая система НК - нитрид кремния НЧ - низкочастотный
ПАК - полиамидокислота (преполимер ПИ)
ПИ - полиимид
ПМДА-ОДА - полиимид на основе пиромеллитового диангигдида и 4,4'-оксидианилина
СБИС - сверхбольшая интегральная схема СВЧ - сверхвысокочастотный
СЗМ - сканирующая зондовая микроскопия/микроскоп ТКС - температурный коэффициент сопротивления ЭСХА - электронная спектроскопия для химического анализа ЭЦР - электронно-циклотронный резонанс

Таким образом, методом ИК-спектроскопии показано, что изменение соотношения реакционных газов приводит к существенным изменениям химического строения осаждаемых слоев НК. При увеличении содержания моносилана в смеси реакционных газов происходит увеличение количества неполярных связей Si-Si по сравнению с полярными связями Si-N в осаждаемых слоях НК и увеличением количества атомов водорода, химически связанных с кремнием. Выявлено также присутствие сорбированной из окружающей среды воды во всех исследуемых слоях НК.
Анализ зависимостей модулей упругости слоев НК от соотношения реакционных газов показывает, что как глобальный, так и локальный модули упругости слоев НК, осаждаемых низкотемпературным методом, при всех исследованных соотношениях моносил ан/азот и при отсутствии дополнительной обработки, в значительной степени определяется их аморфной структурой и пористостью и практически не зависит от химического состава (содержания связей Si-N или Si-Si).
В дальнейших исследованиях использовали преимущественно соотношение реакционных газов моносилан/азот, равное 0,69.
2.4. Влияние подложки на состав и структуру осаяеденных слоев нитрида
кремния
В данном разделе методом Ожэ-электронной спектроскопии исследовано распределение атомных концентраций основных элементов (кремния, азота, кислорода и углерода) по глубине слоев НК, осажденных на ПИ покрытия и, для сравнения, на монокристаллический кремний, а методом ИК-спектроскопии - основные типы связей в этих слоях [2 а - 4 а].
Образцами для , исследований методом Ожэ-электронной спектроскопии служили слои НК толщиной порядка 125 нм, осажденные на ПИ слой толщиной 200 нм и на отмытую поверхность кремниевых пластин при соотношении реакционных газов моносилан/азот, равном 0,69, мощности