pecvd氮化硅薄膜性能研究及热学测试结构设计

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1、ｒ？．屯击种成Ａ葦ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＨＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ专业学位硕±学位论文ＩＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ＇一＇３－＇－一？、？知．—．；｜？；機论支题目ＰＥＣＶＤ氮化珪薄膜性能妍究及热学测试结构设计？专业学位类别工程硕尘？．擎号２Ｑ１３２２Ｑ５Ｑ４１２＾＿作者姓名陈沛丞指导教师黎戚志副教授尘＾１—分类号密级ＵＤＣ＇＊学位论文ＰＥＣＶＤ氮化强薄膜性能妍究及热

2、学测试结构设计（题名和副题名）陈沛丞（作者姓名）指导教师黎威志副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）中请学位级别ｇｊｈｆｃ专业学位类别Ｈ：程硕ｊ：工程领域名光学工程提交论文Ｈ期２０１６．４．１２论文答辩。期２０１６．５．１７学位授予单位和。期电子科技大学２０１６年６月答辩委员会丰巧靖乎也患＿＿评阅人讀；也患太急奔１《注；注明凹际十进分类法ＵＤＣ》的类号。独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师巧导下进行的研究．１：作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加封标注和致谢的地

3、义获夕ｈ得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我电子科技大学或巧它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与一说同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作／明确的明并作表者巧签谢意。本名＝Ｐ旁、啼论＾文使用授权円期：＞沁年？＆月学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论义的规定，有权保留并向国家巧关部ｎ或机构送交论文的复印件和磁盘，部允或许论部文分被巧阀和借阅。本人授权电子科技大学可臥将学位论义的令等复制手段内保容编存入巧关数据库进行检秦，可レッ采用影印、缩印或巧描、．汇编学位论文。作（保密的学位论文在

4、解密后应遵守此规定）巧签名：导师签名：兹述一円期：年Ｊｒ月口PERFORMANCEANALYSISANDDESIGNOFTHETHERMALPROPERTIESTESTINGSTRUCTUREOFPECVDSILICONNITRIDEFILMAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:PeichengChenSupervisor:WeizhiLiSchool:SchoolofOptoelectronicInfo

5、rmation摘要摘要随着微机电系统（MEMS）的飞速发展，器件的尺寸变得越来越小，在微/纳米尺度下，薄膜的热学性能显得越发重要，其热性能的好坏直接决定着MEMS器件的稳定性。但是在尺寸效应的影响下，薄膜的热物性和块体材料的表现出很大的差异性，经典的测试理论已无法适应于薄膜热学性能的测试。此外，氮化硅是一种物理和化学性能都很优秀的半导体材料，在IC和MEMS器件领域，氮化硅是介电层以及表面钝化层的首选功能性材料，这就要求氮化硅薄膜具有良好的热物性。因此针对氮化硅薄膜的热学性能，特别是热导率，设计相应的微测试结构，并对其进行准确的测试和分析有着重大的意义。首先，本文简单描述了制备高频氮化

6、硅的PECVD设备，并详细地记录了硅烷和氨气的流量比、工作压强、基板温度的变化对氮化硅薄膜特性（折射率、密度和沉积速率）的影响，并使用origin软件对这些参数进行了分析和研究。其次，简要介绍了有限元仿真软件COMSOL独特的优点。提出了热导率测试模型—悬臂梁结构，并使用COMSOL软件从热学方面和力学方面对悬臂梁进行了仿真分析，了解了悬臂梁温升的最大值随其长度的增加而增大的关系，发现了悬臂梁的长宽比总是大于9才能使悬臂梁结构满足一维热传导模型。最后，本论文着重讨论了氮化硅热导率测试结构的设计和制备。使用L-edit软件对测试版图进行了改进，比如牺牲层不再图形化，这样避免了铝引线爬坡问

7、题，电连接可靠性基本不再受限于此问题。此外，把加热测温条宽度增加，降低工艺的难度。然后介绍了5英寸版图三层结构的材料，制备成实验用的掩膜版。最后设计了热导率测试结构的流程单，并指出了制备过程中各个环节相关的参数和注意事项，对每一步制备的结构图形做了详细的记录。关键词：氮化硅薄膜、热导率测试、COMSOL、悬臂梁IABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentofMEMS,thesizeofthedevicesis