Статья

Название статьи ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЛЕНОК ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Автор Е.Ю. Гусев, Ю.Ю. Житяева, А.В. Быков, В.В. Бесполудин
Рубрика РАЗДЕЛ III. НАНОМАТЕРИАЛЫ
Месяц, год 09, 2015
Индекс УДК 621.38.049.77
DOI
Аннотация Представлены результаты стимулированного плазмохимического осаждения пленок поликристаллического кремния для создания чувствительных элементов инерционных микро- и наномеханических датчиков. Исследовано влияние технологических параметров процесса, таких как мощность, рабочее давление и температура на свойства получаемых пленок. Показано, что увеличение размера зерна и среднеквадратичного значения (СКЗ) шероховатости происходит с ростом температуры и давления, причем на этой зависимости имеется максимум СКЗ шероховатости при температуре 600oС. Методами дифракции быстрых электронов и эллипсометрии подтверждена поликристаллическая структура полученных пленок. Методами Холла и Ван-дер-Пау и бесконтактным методом измерены электрофизические параметры поликристаллических пленок после легирования в диффузионной печи. Концентрация, подвижность носителей заряда и удельное и поверхностное сопротивление легированных пленок поликристаллического кремния составили значения 1,9–2,4·1020 см-3, 27,5–34,1 см2/В·с, 9,35–9,7·10-4 Ω·см; 2,0 Ω/◊ (при  толщине 300 нм) и 8,9 Ω/◊ (при толщине 2,0 мкм), соответственно. Значения микротвердости и модуля Юнга, измеренные методом наноиндентирования на базе атомно-силовой микроскопии, для пленок составили 15–20 ГПа и 150–250 ГПа, соответственно. Выявлены режимы осаждения пленок с характеристиками, удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к проводящим и структурным слоям и определяющим их использование для создания икроэлектромеханических систем. Изготовлена серия образцов, содержащих инерционные массы на основе структуры поликристаллический кремний/оксид кремний/подложка кремния – Si*/SiO2/Si(100). Результаты проведенных исследований могут использоваться при разработке технологических процессов изготовления МЭМС-элементов, в том числе гироскопов и акселерометров.

Скачать в PDF

Ключевые слова Нанотехнологии; микроэлектромеханические системы; поверхностная микрообработка; плазмостимулированное химическое осаждение из газовой фазы; свойства; поликристаллический кремний.
Библиографический список 1. French P.J. Polysilicon: a versatile material for Microsystems // Sensors and actuators A Physical. – 2002. – Vol. 99. – P. 3-12.
2. Berman D., Krim J. Surface science, MEMS and NEMS: Progress and opportunities for surface science research performed on, or by, microdevices // Progress in Surface Science. – 2013. – Vol. 88. – P. 171-211.
3. Sniegowski J.J., Boer M.P. IC-Compatible polysilicon surface micromachining // Annual Review of Materials Research. – 2000. – Vol. 30. – P. 299-333.
4. Bhushan B. Springer Handbook of Nanotechnology. – Heidelberg: Dordrecht: London: New York: Springer, 2010. – 1964 p.
5. Senturia S.D. Microsystem design. Kluwer academic publishers: New York: Boston: Dordrecht: London: Moscow, 2002. – 689 p.
6. Агеев О.А., Мамиконова В.М., Петров В.В., Котов В.Н., Негоденко О.Н. Микроэлектронные преобразователи неэлектрических величин: Учебное пособие. – Таганрог: ТРТУ, 2000. – 153 с.
7. Perrin J., Leroy O., Bordage M.C. Cross-sections, rate constants and transport coefficients in silane plasma // Contrib. Plasma Phys. – 1996. – Vol. 36. – P. 3-49.
8. Лысенко И.Е. Моделирование двухосевого микромеханического сенсора угловых скоростей и линейных ускорений LR-типа // Инженерный вестник Дона. – 2013. – № 1. – URL: http://ivdon.ru/ru/ magazine/archive/n1y2013/1549 (дата доступа 3.12.2014).
9. Алексеев А.Н., Соколов И.А., Агеев О.А., Коноплёв Б.Г. Комплексный подход к технологическому оснащению центра прикладных разработок. Опыт реализации в НОЦ «Нанотехнологии» ЮФУ // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 4 (117). – С. 207-210.
10. Bachman M. RCA-1 Silicon wafer cleaning. URL: http://www.ampel.ubc.ca/nanofab/sop/rca-clean-1.pdf. (access date 8.10.2014).
11. Kern W. Handbook of semiconductor wafer cleaning technology: science, technology, and applications. – Noyes: William Andrew, 1993. – 623 p.
12. Величко Р.В., Гусев Е.Ю., Гамалеев В.А., Михно А.С., Бычкова А.С. Исследование режимов плазмохимического осаждения пленок нано- и поликристаллического кремния // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 11. – С. 1176-1179.
13. Gusev E. Velichko R. Poly- and nanocrystalline silicon films formation by PECVD for micro- and nanodevices // The International Conference “Micro- and Nanoelectronics – 2012” (ICMNE-2012) (Zvenigorod, 1-5 oct., 2012). – Moscow-Zvenigorod: IPT RAS, 2012. – P. P1-46.
14. Ерошина Ю.Ю., Гамалеев В.А., Гусев Е.Ю. Получение поликристаллических консольных структур методом плазмохимического осаждения // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. – 2012. – Т. 12, № 2. – С. 146-148.
15. Агеев О.А., Коломийцев А.С., Михайличенко А.В., Смирнов В.А., Пташник В.В., Солодовник М.С., Федотов А.А., Замбург Е.Г., Климин В.С., Ильин О.И., Громов А.Л., Рукомойкин А.В. Получениe наноразмерных структур на основе нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК-9 // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 1 (114). – С. 109-116.
16. Агеев О.А., Ильин О.И., Коломийцев А.С., Коноплев Б.Г., Рубашкина М.В., Смирнов В.А., Федотов А.А. Разработка методики определения модуля Юнга вертикально ориентированных углеродных нанотрубок методом наноиндентирования // Российские нанотехнологии. – 2012. – Т. 7, № 1-2. – С. 54-59.
17. Коноплев Б.Г., Агеев О.А. Элионные и зондовые нанотехнологии для микро- и наносистемной техники // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2008. – № 12 (89). – С. 165-175.
18. Гусев Е.Ю., Коломийцев А.С., Житяева Ю.Ю., Гамалеев В.А. Исследование влияния геометрических параметров консольной балки на степень удаления жертвенного слоя // Нанотехнологии в электронике и МЭМС: Международная конференция (Таганрог, 20-25 окт. 2014). – Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2014. – С. 91-92.
19. Гусев Е.Ю., Житяева Ю.Ю., Коломийцев А.С., Гамалеев В.А., Коц И.Н., Быков А.В. Исследование режимов жидкостного травления жертвенного слоя SiO2 для формирования микромеханических структур на основе Si*/SiO2/Si // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 2 (163). – С. 236-245.
20. Kirt R.W., Muller R.S. Etch rates for micromachining processing // Journal of
microelectromechanical systems. – 1996. – Vol. 5, No. 4. – P. 256-269.
21. Урманов Д.М. Концепцией по развитию производства МЭМС-изделий в России на период до 2017 г. URL: http://www.microsystems.ru/conf_news.phpid_table=1&file=155.html (дата обра-
щения 3.12.2014).

Comments are closed.