基于局部基底弯曲法的高灵敏度薄膜应力测试技术

针对MEMS(micro-electro-mechanical system)和NEMS(nano-electro-mechanical system)对薄膜应力测试的要求,开发了一种新型高灵敏度薄膜应力测试技术,使用自行搭建的准纳米光学干涉测试系统,利用局部基底弯曲来检测薄膜的内应力.该方法不仅保留了传统基底弯曲法的所有优点,而且消除了其系统误差.使用ANSYS对测试结构进行了模拟和优化,对于30nm厚的薄膜,应力检测的分辨率为1.5MPa,优于目前国际上的相关报道.本测试结构使用各向异性腐蚀和DRIE(deep reactive ion etching)完成,加工工艺简单实用.文中使用该测试技术对常用MEMS薄膜的残余应力进行了测量,结果与其他测试方法得到的结果基本一致,测量重复性优于1%.该技术可以用于测试纳米级薄膜及超低应力薄膜的内应力.     

SiN介质薄膜内应力的实验研究

研究了低压化学气相淀积Sin(LPCVD)介质薄膜的内应力,采用XP-2型台阶仪测量了SiN介质薄膜的内应力,通过改变薄膜淀积时的工艺参数,观察了反应气体流量比、淀积温度、反应室压力等因素对SiN薄膜内应力的影响.讨论了应力产生的原因以及随工艺条件变化的机理,通过工艺条件的合理选择逐步优化工艺.     

PECVD SiO2 薄膜内应力研究

研究了等离子体增强化学气相淀积(PWCVD)法生长SiO2薄膜的内应力.借助XP-2型台阶仪和椭偏仪测量计算了SiO2薄膜的内应力,通过改变薄膜淀积时的工艺条件,如淀积温度、气体流量、反应功率、腔体压力等,分析了这些参数对SiO2薄膜内应力的影响.同时讨论了内应力产生的原因以及随工艺条件变化的机理,对工艺条件的优化有一定参考价值.     

多层薄膜微结构热应力计算

建立了以制作工艺为基础、适合多层薄膜微结构的热应力的计算公式。在Stoney方程相同的条件下,验证了所建模型的准确性。所建模型应用于多层微悬臂梁结构在残余应力作用下的形变计算,与实验测量结果的对比表明,误差在10%以内,说明所建模型具有非常好的实用性,可以为多层薄膜微结构设计和优化提供理论依据。     

薄膜应力研究

综述了近几年薄膜应力研究的重点及新进展，探讨了薄膜应力研究的发展方向。     

MEMS薄膜材料参数在线测试方法与技术

给出了一种MEMS薄膜材料参数的在线测试技术与方法.这种技术包括微测试结构图形、测试硬件设备和测试分析软件.它能够快速测试MEMS薄膜的主要性能参数,并且测试设备和测试方法都与集成电路测试方案兼容,即所有材料参数的测试与提取都通过电学激励与电学测量来实现.文中首先给出了测试技术与方法的工作原理,然后对用标准表面微机械加工工艺制作的多晶硅薄膜进行了测试,实验结果表明该测试技术与方法的测试效率高、成本低,具有一定的工业应用价值.     

变张力下光纤线圈内部应力分布研究

针对光纤敏感线圈绕制过程中,不同层绕制张力变化引起其内部应力分布状态不同会导致光纤敏感线圈不能正常使用的问题,通过研究光纤敏感线圈中不同层光纤的受力状态,结合具体的绕制参数,建立对应的物理模型,采用有限元软件对其内部应力进行仿真分析,从而得到光纤线圈内部应力优化的具体方法.通过仿真及数据分析可得:采用绕制张力逐渐减小的方法能够有效提升光纤线圈在绕制初始阶段内部应力降低的速率,有助于增加其应力较小的层数,缩短应力释放时间,提高其在应用中的可靠性.     

圆片表面薄膜应力传感器设计

为使半导体产品达到所要求的光学、电子和机械性能,必须实时地在沉积过程中直接测量薄膜应力.介绍了一种简便的薄膜应力测量装置方案,它可进行各种单晶、多晶和非晶结构材料沉积过程的现场应力测量,灵敏度优于2.5×106 Pa,精度优于5%.该方案具有结构简单、测量速度快、适应性强等特点,可以应用于半导体集成电路生产线的薄膜生长过程控制检测.     

利用Nikon光刻机进行膜应力评价

MEMS器件制作过程中，结构薄膜的应力和膜内的应力梯度必须进行严格的控制，因而对于LPCVD工艺有特殊的要求。应力测量一般要借助专门仪器进行，在不具备测量设备的情况下，可以利用光刻机来进行膜应力评价。结合NikonStepper聚焦系统的技术特点，说明了膜应力评价的原理和具体做法，对光刻机应力测量的优劣进行了讨论，并给出了具体的测量实例。     

T形结构在位测量薄膜中残余张应力的理论研究

给出了考虑梁的轴向载荷情况下理论计算公式的推导过程 ,在变形较大时两种公式计算结果最大相差9.6 5 % .用 L PCVD技术制作了几种大小不同的 T形梁结构 ,给出了残余张应力与杨氏模量比值 .