晶圆级单轴应变soi制备及有限元模拟研究

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1、代号10701学号1111122827分类号TN4密级公开UDC编号题（中、英文）目晶圆级单轴应变SOI制备及有限元模拟研究Studyofwafer-leveluniaxiallystrainedSOIandfiniteelementsimulation作者姓名邵晨峰学校指导教师姓名职称戴显英教授工程领域集成电路工程企业指导教师姓名职称赵吉成高工论文类型应用基础技术提交论文日期二〇一四年一月西安电子科技大学硕士学位论文晶圆级单轴应变SOI制备及有限元模拟研究作者：邵晨峰导师：戴显英教授学科：集成电路工程中国西安2014年1月Studyofwafer-leveluniaxiallystrain

2、edSOIandfiniteelementsimulationADissertationSubmittedtoXidianUniversityinCandidacyfortheDegreeofMasterinIntegratedCircuitEngineeringByShaoChenfengXi’an,P.R.ChinaJanuary2014西安电子科技大学学位论文创新性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为

3、获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印、或其它复制手段保存论文。同时本人保

4、证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。本人签名：日期导师签名：日期摘要摘要晶圆级单轴应变SOI（绝缘体上硅）技术，不仅具有速度高、功耗低、集成密度高、抗辐照等SOI技术优点，还具有载流子迁移率提升高，且在高垂直电场下不退化的单轴应变硅技术优点，是一种很具创新和竞争力的新技术。本论文基于材料力学、弹塑性力学理论和SOI材料的特性，提出了一种通过机械弯曲和高温退火制作晶圆级单轴应变SOI的新方法。该方法的优点有成本低，工艺步骤简单，仅需一片SOI片，即能产生张应变，也能产生压应变，适合于任何尺寸的晶圆，且应变量大。所提出新方法的工艺原理是：选取合适的退火温度和

5、弯曲半径，使二氧化硅层发生不可恢复的塑性形变，而单晶硅发生可恢复的弹性形变。又因二氧化硅层和顶层硅层都很薄，二氧化硅层的拉伸或压缩通过化学键作用到顶层硅上，使顶层硅也产生张应变或压应变。依此工艺原理，制作了弯曲半径0.75m的4英寸单轴张应变和压应变SOI实验样品。采用拉曼光谱技术和光纤光栅应变测试技术，对单轴应变SOI实验样品-1的应变进行了表征，单轴张应变SOI晶圆的拉曼频移为-0.3cm，相应应变量为-10.078%；单轴压应变SOI晶圆的拉曼频移为0.65cm，相应应变量为0.168%。还通过有限元模拟软件ANSYS，对单轴应变SOI晶圆应力应变分布进行了系统的仿真分析，模拟结果与光

6、纤光栅应变测试结果基本一致，从而验证了模拟结果的准确性。关键字：晶圆级单轴应变绝缘层上硅机械弯曲有限元分析光纤光栅测试晶圆级单轴应变SOI制备及有限元模拟研究AbstractAbstractThewafer-leveluniaxiallystrainedsilicononinsulator（SOI）isthecombinationofSOItechnologyanduniaxiallystrainedsilicontechnology,soithasboththeadvantagesofhighspeed,lowpower,highintegrationdensity,radiationpr

7、oofandtheadvantagesofsignificantlyimprovingtheholesmobilitywithoutdegradationunderhighverticalelectricfield.Andthesemakeitaveryinnovativeandcompetitivenewtechnology.Thispaperpresentsanewfabricationapproacho