PECVD氮化硅薄膜性能研究及熱學(xué)測試結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、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

2、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 COMS

3、OL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