Введение
1. Обзор технологических проблем в процессе формирования мембраны 12
1.1 Основные механические свойства ключевых материалов Si технологии 12
1.2 Внутренние механические напряжения в плёнках 15
1.2.1 Классификация и причины их возникновения 15
1.2.2 Анализ влияния операционных параметров процесса на величину напряжений 21
1.2.3 Метод измерения механических напряжений по кривизне пластины 23
1.2.4 Метода измерения механических напряжений с помощью микроскопа 23
1.2.5 Метод измерения механических напряжений посредством комбинационного рассеяния света 27
1.2.6 Метод измерения механических напряжений посредством рентгеновской дифрактометрии 28
1.2.7 Прочие методы измерения механических напряжений 30
1.3 Прочность материала 37
1.4 Усталость материала 39
1.5 Методы контроля механических свойств 40
1.5.1 Методы испытаний на растяжение 40
1.5.2 Испытания на изгиб 42
1.5.3 Испытания резонансной структуры 43
1.5.4 Испытание выпуклости 44
1.5.5 Методика вдавливания 44
1.5.6 Другие способы контроля 45
1.6 Требования к мембранам в преобразователях на рентгеновском эффекте. 46
1.7 Требования к мембранам в преобразователях на терморезистивном эффекте. 48
Заключение по главе I 51
2. Усовершенствованные способы измерения механических напряжений в тонких плёнках 52
2.1 Усовершенствованный способ повышения экспрессности и точности измерения величины механических напряжений в системе подложка-плёнка по изгибу пластины 52
2.2 Усовершенствованный способ измерения механических напряжений посредством освобождения напряжений в фрагменте плёнки 55
2.3 Моделирование в TCAD Synopsys 59
2.3.1 Нитрид кремния 59
2.3.2 Оксид кремния 60
2.2.1 Многослойная плёнка 61
2.2.2 Транзистор металл-диэлектрик-полупроводник 62
2.4. Моделирование в COMSOL Multiphysics 66
2.5. Методика оценки механической прочности по величине предельного давления на мембрану 77
Заключение по главе II 80
3. Экспериментальное определение механических напряжений и механической прочности 81
3.1 Механические напряжения в однослойных плёнках 81
3.1.1 Нитрид кремния, полученный плазменным методом 81
3.1.2 Оксид кремния, полученный плазменным методом 91
3.1.3 Термический оксид кремния 101
3.2 Механические напряжения в четырехслойных плёнках 104
3.3. Механические напряжения в многослойных плёнках 106
3.4. Определение механических напряжений посредством посредством освобождения напряжений в фрагменте плёнки 114
3.5. Определение механических напряжений посредством комбинационного рассеяния света 122
3.6. Определение влияния технологических операций на изгиб пластины 125
3.7. Определение влияния ионной имплантации и термообработки на изгиб пластины 129
3.8. Разработка и изготовление стенда для исследования прочностных характеристик мембран 130
3.9. Технологический маршрут формирования мембран 132
3.10. Определение механических свойств 135
3.10.1 Механическая прочность однослойной структуры 135
3.10.2 Механическая прочность двухслойной структуры 137
3.10.3 Механическая прочность четырехслойной структуры 139
3.11. Оценка механической прочности по величине предельного давления на мембрану 143
Заключение по главе III 147
4. Использование разработанных мембранных структур в преобразователях физических величин 148
4.1. Экспериментальный рентгеновский источник с прострельным анодом 148
4.2. Экспериментальный преобразователь на терморезистивном эффекте 157
Заключение по главе IV 161
Список используемых источников 162
Приложение 171
