哈尔滨工业大学工程硕士学位论文

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1、硕士学位论文（工程硕士）对多晶硅纳米薄膜电学修正特性的研究RESEARCHONELECTRICALTRIMMINGCHARACTERISTICSOFPOLYSILICONNANOFILMS2010年6月国内图书分类号：TN432学校代码：10213国际图书分类号：621.3.049.774密级：公开硕士学位论文(工程硕士)对多晶硅纳米薄膜电学修正特性的研究硕士研究生：导师：教授申请学位级别：工程硕士学科：集成电路工程所在单位：微电子科学与技术系答辩日期：2010年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN432U.D

2、.C.:621.3.049.774ADissertationfortheMaster'sDegreeofEngineeringRESEARCHONELECTRICALTRIMMINGCHARACTERISTICSOFPOLYSILICONNANOFILMSCandidate：Supervisor：Prof.AcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：IntegratedCircuitEngineeringAffiliation：Departmentofmicroelectron

3、icScienceandtechnologyDateofDefence：June,2010Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要多晶硅纳米膜凭借其优良的压阻特性及温度稳定性可广泛应用于压阻式传感器。对于基于惠更斯电桥结构的传感器，电阻的精度和桥臂电阻的匹配性对传感器零点输出，测量精度和温度稳定性有很大的影响。但是，由于加工过程的误差，电阻值通常偏离设计的要求。因此，在封装之后对电阻进行调节是十分必要的。而电学修正是一种有效的在封装之后调节电阻的方式。因此本课题

4、主要研究多晶硅纳米薄膜的电学修正特性。样品的制备，利用LPCVD的方法在表面有热二氧化硅的衬底上淀积不同膜厚，不同掺杂浓度和不同淀积温度的多晶硅纳米薄膜。用扫描电镜，X射线衍射仪和透射电子显微镜对多晶硅纳米薄膜进行表征，分析晶粒的微观结构。然后通过施加高于阈值电流密度的直流电流，对不同淀积温度、不同膜厚以及不同掺杂浓度的多晶硅纳米薄膜电学修正特性进行测试，并分析电学修正对压阻特性以及温度特性的影响。本文建立填隙原子空位(IV)对模型，这种模型认为电学修正现象是在大电流激励下产生焦耳热使晶界处IV对发生重结晶。这种模型可以很好的解释电学修正现象

5、。实验结果表明，薄膜的结晶度和晶粒尺寸是决定其电学修正特性的关键因素；随着掺杂浓度的提高，电学修正的精度不断提高而修正速率却有所减小；直接淀积的多晶硅纳米薄膜比重结晶的多晶硅纳米薄膜修正精度高、稳定性好，因此通过优化淀积温度可以减少晶粒间界的无定形态，从而改善多晶硅纳米薄膜电学修正特性。本文通过实验和理论的分析，找到应用于压阻式压力传感器的最合适的工艺参数，即多晶硅纳米薄膜的膜厚为90nm，掺杂浓度3.0×1020cm-3，淀积温度为620℃。关键词：多晶硅纳米薄膜；电学修正；填隙原子空位对模型-48-摘要AbstractDuetotheir

6、favorablepiezoresistivepropertiesandgoodtemperaturestability,polysiliconnanofilmshavebeenappliedinpiezoresistivesensingdevices.ForsensorswithWheatstonebridgestructure,theresistanceaccuracyandmatchingofbridgeresistorsaresignificantingredientsdeterminingthezero-pointoutput,me

7、asurementaccuracyandtemperaturestability.However,thevaluesoftheresistorsusuallydeviatefromthedesignvaluesduetothefabricationprocesserror.Thus,itisindispensabletoadjusttheresistancedeviationandmismatchafterfabrication.Buttheelectricaltrimmingisaneffectivemethodofcorrectingre

8、sistanceerrorandmismatch.Therefore,inthispaper,westudytheelectricaltrimmingcharact