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PECVDSiC薄膜材料制备及在MEMS中的应用研究
本论文对PECVD(等离子体增强化学气相淀积)SiC(碳化硅)在MEMS中的应用进行了系统的研究。SiC材料因其优良的电学、机械和化学特性一直受到研究者的关注。然而,通常的SiC制备技术所需的高温限制了其应用。PECVD工艺可以在低温下淀积无定形碳化硅,因此在MEMS方面有很大的应用潜力。为此,本论文针对PECVDSiC的制备及在MEMS中的应用进行了研究,包括PECVDSiC薄膜的淀积、应力控制、掺杂、欧姆接触以及腐/刻蚀等方面,涵盖了PECVDSiCMEMS工艺研究的主要方面。
论文首先讨论了PECVD淀积的薄膜的主要特性,包括电学特性、折射率、应力以及原子组份。在此基础上,系统的研究了PECVDSiC的应力的成因、控制以及消除方法。
本论文研究了离子注入和原位掺杂对于SiC电阻率的影响,并使用炉退火、快速退火和激光退火工艺对杂质进行激活。本论文还研究了SiC与金属的欧姆接触问题,采用圆形传输线模型对激光退火后SiC的电阻率以及SiC与金属Ni的欧姆接触特性进行了测试,实验得到Ni/n+SiC最低的欧姆接触电阻率为3.7×10-4Ω·cm2。
SiC材料一个非常重要的特性是其优异的抗腐蚀特性,本论文在系统的研究了SiC材料的化学稳定性之后,成功将其应用于MEMS器件的保护,包括表面多晶硅MEMS谐振器的保护以及压阻式压力传感器的保护。并将PECVDSiC薄膜作为湿法腐蚀掩膜,应用于MEMS工艺设计中。本论文系统研究了PECVDSiC薄膜作为玻璃湿法腐蚀掩膜的特性,经过工艺优化,得到玻璃腐蚀的最佳腐蚀角为41°。实验中用SiC掩膜实现了玻璃及硅衬底的穿孔腐蚀,并且在玻璃衬底上制备了微沟道及表面SiCMEMS结构。