《耦合超高頻激振技術製備低應力薄膜的調控機制》是依託廈門大學，由鄭建毅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：耦合超高頻激振技術製備低應力薄膜的調控機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鄭建毅
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
等離子增強化學氣相沉積（PECVD）製備SiNx薄膜存在較大應力，嚴重影響成膜器件的力學性能。我們前期研究發現微小型器件在共振狀態下應力能被消除，據此提出微尺度下PECVD同步耦合超高頻激振的新技術，利用振動能量調控Si-N鍵合結構，改善沉積薄膜的均勻性和緻密性。主要研究內容有：考察超高頻振動能量影響Si-N鍵合結構的動態過程和演變規律，揭示Si-N鍵合結構和形態對薄膜應力的作用規律；研究PECVD環境耦合超高頻激振後，溫度、振動力、氣壓和電漿等多物理場複合作用對成膜應力的調控機制，獲得多種激振力、激振頻率和激振波形等耦合作用製備低應力SiNx膜的條件；構建耦合超高頻激振的PECVD實驗系統，設計振動能量在微器件的有效傳遞通道，試驗獲取線上製備低應力SiNx薄膜的工藝規範。研究成果將揭示PECVD耦合振動能量調控制備低應力SiNx膜的物理機制，為低應力薄膜的製備提供嶄新的思路。
結題摘要
高頻振動時效技術消除薄膜應力，克服了傳統時效方法的應力消除周期長、工藝參數複雜、實驗條件要求嚴格等缺點，為快速有效的製備低應力薄膜提供了一種新方法。 （1）研究了高頻振動時效機理及實驗裝置的組建。首先，從光刻膠薄膜交聯網路的形成和高頻振動能量改變分子鏈形態來分析時效機理；其次，組建了用於薄膜振動時效的高頻激振裝置；最後，分析了表面輪廓法測量薄膜應力的原理，組建了用於測量樣品表面輪廓的輪廓測量裝置。 （2）研究了小孔法中校準係數的有限元數值標定技術和逐層鑽孔構建非均勻殘餘應力的測量技術。首先，用有限元數值分析的方法模擬力學拉伸實驗的校準過程，在ANSYS中構造試件和應變花粘合的三維模型，分析了試件貼片平面的邊長、試樣的厚度、鑽孔直徑和鑽孔深度對校準係數的影響規律；其次，採用逐層鑽孔的小孔法測量構建非均勻的殘餘應力，用分層載入的方法標定出分步逐層鑽孔所需的校準係數矩陣，建立了一種實用的逐層鑽孔的應力測試技術。 （2）研究了高頻振動時效的激振參數對AZ 4620薄膜應力消除率的影響。首先，研究了樣品的模態仿真結果與應力消除率的對應關係，並根據激振加速度與應力消除率的關係確定了激振加速度臨界值為8 g；其次，根據時效規律，對薄膜在混合頻率激振6932 Hz、4524 Hz、2581 Hz、1114 Hz、激振電流5 A、時效56 min下振動時效，獲得最佳應力消除率為69.28%；最後，分析了薄膜厚度及振動時效的熱作用對應力消除率的影響。 （3）以PI光刻膠為例，研究了高頻振動時效對其它聚合物光刻膠薄膜應力消除的適用性。首先，概述了PI薄膜的製備參數及其模態分析；其次，基於正交實驗結果及AZ 4620薄膜的應力消除規律選定激振功率20 W、時效時間15 min；最後，對PI薄膜在混合激振頻率6894 Hz、4499 Hz、2567 Hz、1107 Hz、激振功率20 W、時效60 min下振動時效，獲得應力消除率為46.42%。
