Charakteryzacja warstw azotku krzemu (SiNx) wytwarzanego metodą PECVD dla zastosowań w przyrządach M(O)EMS

• Autorzy: Szymańska M. , Mroczyński R. , Kalisz M.

Warianty tytułu

EN

Characterization of PECVD silicon nitride (SiNx) layers for M(O)EMS applications

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań warstw azotku krzemu wytwarzanych metodą chemicznego osadzania z fazy lotnej wspomaganego plazmą (PECVD). Warstwy dielektryczne zostały poddane charakteryzacji przy użyciu: elipsometrii spektroskopowej, profilometrii oraz nanoindentacji. Wybrane warstwy posłużyły do wykonania elementów mikrosystemów – belki i membrany, które obserwowane były za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego. Zaprezentowano także zależności właściwości warstw SiNx od parametrów procesu PECVD: ciśnienia panującego w komorze reaktora, mocy generatora wysokiej częstotliwości, przepływu amoniaku oraz czasu wzbudzenia generatora niskiej częstotliwości. Przedstawione wyniki pokazały możliwość sterowania poziomem naprężeń w warstwie SiNx poprzez odpowiedni dobór czasów pracy generatora niskiej i wysokiej częstotliwości. Rezultaty zawarte w niniejszej pracy mają duże znaczenie dla dalszej optymalizacji technologii warstw azotku krzemu dla zastosowań w przyrządach typu M(O)EMS.

EN

In this work, the studies of properties of silicon nitride (SiNx) layers formed by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) have been described. Dielectric layers were investigated by means of spectroscopic ellipsometry, profilometry and nanoindentation method. Selected layers of silicon nitride were successfully used as beams and diaphragms. Scanning Electron Microscopy (SEM) was used to per form observations of fabricated micromechanical elements. In this paper there is also presented the influence of PECVD process parameters on physical and mechanical properties of studied in this work SiNx layers. The results obtained in the course of this work are very important from the point of view of further silicon nitride technology optimization for applications in M(O)EMS devices.

Słowa kluczowe

PL

azotek krzemu (SiNx); PECVD; nanoindentacja; MEMS

EN

silicon nitride (SiNx); PECVD; nanoindentation; MEMS

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 88, nr 11b
• Strony: 25--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wz.

Twórcy

autor

Szymańska M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

autor

Mroczyński R.

• Politechnika Warszawska, Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

autor

Kalisz M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki
• Instytut Transportu Samochodowego

Bibliografia

• [1] Beeby S., Ensell G., Kraft M., White N., MEMS Mechanical Sensors, Artech House, 2004
• [2] Martyniuk M., Antoszewski J., Amusca C., Dell J.M., Faraone L., Stress in low-temperature plasma enhanced chemical vapour deposited silicon nitride films, Smart Mater. Struct., 15(2006), 29-38
• [3] Lapadatu D., Pyka A., Dziuban J., Puers R., Corrugated silicon nitride membranes as suspensions in micromachined silicon accelerometers, J. Micromech. Microeng., 6 (1996), 73-76
• [4] Stoney G.G., The tension of metallic films deposited by electrolysis, Proc. R. Soc. Lond., 82 (1909), 172-175
• [5] Zecchino M., Cunningham T., Thin film stress measurement using Dektak Stylus Profilometers, Vecco Instruments Inc, 2010
• [6] Fischer-Cripps A.C., Nanoindentation, Springer, 2002
• [7] Ross P.J., Taguchi techniques for quality engineering : loss function, orthogonal experiments, parameter and tolerance design, MacGraw-Hill, 1996
• [8] Indentation software user’s manual, CSM Instruments SA., ver. R0.1.0, 2008
• [9] Iliescu C., Tay F.E.H., Wei J., Low stress PECVD—SiNx layers at high deposition rates using high power and high frequency for MEMS applications, J. Micromech. Microeng., 16 (2006), 869-874
• [10] Huang H., Winchester K.J., Suvorova A., Lawn B.R., Liu Y., Hu Y.Z., Dell J.M., Faraone L., Effect of deposition conditions on mechanical properties of low-temperature PECVD silicon nitride films, Mat. Sci. Eng. A-Struct., 435-436 (2006), 453-459
• [11] Li W., Kang Z., Ye Y., Jiang Y., Influences of process parameters of low frequency PECVD technology on intrinsic stress of silicon nitride thin film, Proc. of SPIE, 7658 (2012), 765824-1 – 765824-7
• [12] Maluf N., Williams K., An Introduction to Microelectromechanical Systems Engineering, Artech House, 2004