Физико-механические свойства кремниевых наноструктур как технологического материала микросистемной техники

• Автор: Залкинд, Яков Григорьевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

1.1 Состояние микросистемюй техники МСТ п настоящее время

1.2 Некоторые основные свойства наноструктурированного пористого кремния рогБ

1.3 Перспективы применения рогБ в изделиях МСТ в настоящее время

1.4. Актуальность задачи типизации структур рогБ по их сравнительным техно

логическим и, в особенности, физикомсхаиичсским характеристикам

1.5. Постановка задачи

Глава 2. Теоретическая модель формирования рогБ на основе образования и взаимодействия точечных дефектов

2.1. Вероятностный подход к процессу растворения Б.

2.2. Эмпирический подбор функции вероятности образования 8Г2.

2.3. Параметры взаимодействий в приповерхностном слое Б .

2.4. Модель.

2.5. Диффузионный аспект модели.
2.6. Переход к безразмерным переменным
2.7. Анализ количества стационарных состояний системы.
2.8.Анализ устойчивости стационарных состояний системы
2.9. Трактовка механизма образования нанопор в рог8 в данной модели.
2. Выражения для экспериментально наблюдаемых параметров
2. О формировании дендритной структуры нанопор
2 Об изменении характера электрохимического травления в зависимости от изменения удельного тока травления
2. Об определении 8 вероятности перехода на место поверхностной ступеньки
нижел ежащего атома 8.
2 Выводы
Глава 3. Способы получения образцов наноструктурированного пористого кремния, отделнных от подложки.
3.1 Особенности решения постановленной задачи
3.2 Установка для проведения электрохимического травления
3.3 Различные режимы формирования рог.
3.4 Метод получения отделнного от подложки рБ1 в потенциостатичсском
режиме с отделением подтравливанием снизу.
3.4.1 Порообразование с переменным составом травителя
3.4.2 Отделение от подложки
3.5 Метод получения отделнного от подложки рог травлением через
сдвоенную подложку.
3.5.1 Способы предварительного стравливания подложки на значительную
толщину.
3.5.2 Создание рог через сдвоенную подложку.
Глава 4. Методы изучения характеристик образцов наноструктур на основе .
4.1 Определение пористости получаемых образцов рог
4.2 Исследование характеристик структуры поверхности образцов рог.
4.3 Изучение зависимости процесса травления подложки от прилагаемых к подложке механических нагрузок
4.4 Изучение зависимости процесса травления подложки от проводимости подложки, подвергаемой порообразованию
4.5 Определение прочностных свойств образцов рог
4.5.1 Предел прочности на разрыв ав
4.5.2 Многоцикловая выносливость па растяжение Т0.
Глава 5. Результаты проведения экспериментов
5.1 Взаимосвязь между скоростью и равномерностью процесса порообразования
и прилагаемыми к подложке механическими нагрузками
5.2 Процессы порообразования при высоких плотностях токов травления в
зависимости от проводимости обрабатываемых подложек.
5.3 Определение прочностных характеристик наноструктур
5.3.1 Свойства рогБь созданного с отделением от подложки подтравливанием
снизу.
5.3.2 Свойства рогБц созданного травлением через сдвоенную подложку.
Основные результаты и выводы.
Приложения.
Литература


Изложены различные режимы получения иаиоструктурированпого пористого кремния, возможные на данной установке гальпаностатическис и потенциостатичсские приведены характерные особенности этих режимов зависимости параметров процесса получения друг от друга и от времени и различия между ними. Описаны методы получения этого материала, отделнного от подложки, на которой он создатся. Получения характеристик структуры поверхности исследуемых образцов с применением методов сканирующей зондовой атомносиловой микроскопии, малоуглового рентгеновского рассеяния X, профилометрии. Исследования зависимости процесса травления подложки i от прилагаемых к подложке механических нагрузок, и от степени проводимости подложки, подвергаемой порообразованию. Определения прочностных свойств образцов исследуемых структур предела прочности на растяжение ав с описанием применяемой методики измерения, И МНОГОЦИКЛОВОЙ ВЫНОСЛИВОСТИ на растяжениета. Ниже эффекг глубокого рельефа. Было создано технологическое оборудование, необходимое для проведения экспериментов по получению образцов, нужных для изучения их прочностных свойств. Разработаны соответствующие методики. Исследованы прочностные характеристики структур рогБц важные для решения задач, связанных с внедрением его в технологии изготовления МСТ. Отработаны методы получения образцов рогБь, необходимых для вышеуказанных исследований, и проведения необходимых для этого измерений. И тс, и другие методы могут быть применимы в технологиях МСТ для изготовления нужных структур на основе рогБ1 с заданными свойствами. Полученный эффекг глубокого рельефа может иметь значение для технологических решений, связанных с задачей пространственного совмещения на несущей подложке узлов МЭМС, содержащих элементы кинематики изделия, предназначенные для передачи вращательного или поступательного движения ползуны, направляющие, маховики, шестернчатые пары, оси. Разработано простое в изготовлении и использовании оборудование для проведения вышеуказанных исследований, изготовленное из отечественных серийно выпускаемых компонентов и материалов. Б1 от проводимости исходных Б1подложек. Выявленная качественно взаимосвязь между механическими напряжениями в подложке монокристаллического кремния при получении рогБ1 и параметрами полученной наноструктуры степенью с совершенства. Вышеуказанный эффект глубокого рельефа, полученный экспериментально при изучении зависимости процессов создания рогБ от проводимости исходных Бьподложек
Глава 1. Аналитический обзор и постановка задачи. Состояние микросистемной техники МСТ в настоящее время. Микросистемная техника в настоящее время представляет собой быстро развивающуюся область высоких технологий, стремительно становящуюся самостоятельным сегментом мирового индустриального рынка на котором товары обладают специфическими свойствами, оказывающим растущее воздействие на развитие многих областей мировой индустрии, что иллюстрирует диапазон применения микромсханических изделий. Микроэлектромеханические системы МЭМС для измерения физических величин датчики силы, датчики смещения, датчики давления, микроаксслсрометры на основе кремния, микромеханические гироскопы, болометры, датчики потока, датчики определения газов и их потоков, включая взрывоопасные газы, датчики магнитного ноля, оптические датчики. Микрофлюидальные и аналитические системы кремниевые насосы, микродозаторы, микродиспенсеры, интегральные клапаны, диффузоры, детекторы перемещения и распределения жидкости, микрореакторы, аналитические системы, лаборатории на чипе, интеграция исполнительных и управляющих элементов в одной МЭМС. Акпоаторы и микромеханизмы подвижные микроструктуры, микрооптомеханичсскис системы, микрохимикомехаиические системы, микророботы, интегральные схемы датчиков и микроисполнительиых устройств, микромеханические источники энергии. В МСТ сейчас насчитывается около видов технологий изготовления, сборки деталей и элементов с линейным размером от нескольких микрометров до нескольких сантиметров на одной плате или одном объеме порядка 1 см3.