автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Физико-механические свойства кремниевых наноструктур, как технологического материала микросистемной техники

На правах рукописи

Залкинд Яков Григорьевич

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЕВЫХ НАНОСТРУКТУР, КАК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА МИКРОСИСТЕМНОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.27.06.

Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной

техники.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Лаборатории радиационных методов технологии и анализа при Московском Государственном Институте Электронной Техники (техническом университете).

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор

Герасименко Николай Николаевич;

доктор физико-математических наук Вернер Игорь Витальевич.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация: Защита состоится_

доктор технических наук, профессор Тимошенков Сергей Петрович;

доктор физико-математических наук, профессор

Векилов Юрий Хоренович.

НИИФП им. Ф.В. Лукина.

2005 года в

на заседании

диссертационного совета Д212.134.03 при Московском институте электронной техники (государственном университете) по адресу 124498, Москва, К-498, г. Зеленоград, МИЭТ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭТ.

Автореферат разослан«_ » 2005 г.

Соискатель

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Л.А. Коледов

лет

2147 О /О

Актуальность диссертации. Микросистемная техника (МСТ) в настоящее время представляет собой быстро развивающуюся и становящуюся всё более важной областью высоких технологий. К ней относятся устройства, работающие в самых разных областях применения, такие, как:

1. Микроэлектромеханические системы (МЭМС) для измерения физических величин: датчики силы, датчики смещения, датчики давления, микроакселерометры на основе кремния, микромеханические гироскопы, болометры, датчики потока, датчики определения газов и их потоков, включая взрывоопасные газы, датчики магнитного поля, оптические датчики.

2. Микрофлюидальные и аналитические системы: кремниевые насосы, микродозаторы, микродиспенсеры, интегральные клапаны, диффузоры, детекторы перемещения и распределения жидкости, микрореакторы, аналитические системы, "лаборатории на чипе", интеграция исполнительных и управляющих элементов в одной МЭМС.

3.Актюаторы и микромеханизмы: подвижные микроструктуры, микрооптомеханические системы, микрохимикомеханические системы, микророботы, интегральные схемы датчиков и микроисполнительных устройств, микромеханические источники энергии,

В производстве МСТ (и, конкретнее, МЭМС) применяется сочетание различных технологий обработки полупроводниковых материалов, металлов, полимеров и т.д., в том числе сложных методов получения объемных деталей (ЛИГА-технология, Зшай-С^-технология, методы получения многослойных поликремниевых слоев и т.д.).

и т.д.

нос. национальная библиотека

л

Большое значение в развитии МСТ имеют процессы самоорганизации, дающие, в частности, возможность получения структур с принципиально меньшими (в сравнении с иными методами изготовления) характерными размерами их элементов, в том числе нанометрового диапазона.

Самым известным в планарных технологиях продуктом процессов самоорганизации является нанопористый кремний (рог-Б^, который начинает применяться в МСТ благодаря удачному сочетанию в нем различных характеристик (оптических, физико-химических, биологических, технологических). Они обуславливают, в частности, его избирательное взаимодействие с компонентами окружающей среды, и, в особенности, с биологическими структурами.

Рог-81 начинают использовать в МСТ в конструкциях микрополостей, волноводов, рефлекторов Брегга, в интерференционных фильтрах, в микросистемных анализаторах состава газов и жидкостей, в электродинамических типах микронасосов (как материал проницаемых мембран), и так далее.

Применение рог-81 как технологического материала МСТ требует решения задач по его типизации:

— получения сравнительных характеристик его взаимодействия с другими веществами, структурами и средами (таких, как физико-механические, фрикционные, метрологические по методам обработки и т.д.);

— создания методов их измерения.

Весьма важными из упомянутых характеристик нанопористого кремния, определяющими

эксплуатационные возможности приборов с их

использованием и необходимыми для решения проблем деградации, являются характеристики прочностные, в связи с:

— важностью учёта механических напряжений, возникающих при создании рог^ в подложке 81 (они являются факторами, влияющими на параметры процессов образования (электрохимического травления) и характеристики получаемого рог-81);

— определением эксплуатационных характеристик приборов МСТ с применением структур рог-81, в которых при работе возникнут механические нагрузки;

— необходимостью учёта в плане предыдущего пункта деградации структур рог-Бь сопровождающейся потерей их качества;

— для определения технологических ограничений, связывающих форму и размеры деталей из этих структур с метрологическими допусками на изготовление, сборку и монтаж узлов МСТ с их применением.

Решение поставленных выше проблем делает желательной проработку такой модели процессов самоорганизации при создании рог-Я^ которая бы обосновывала формирование наноструктуры и её морфологические характеристики исходя из возможно меньшего числа параметров, описывающих искажения кристаллической структуры 81. Эти параметры опосредованно выражали бы влияние разнородных факторов (тип проводимости подложки, свойства легирующих примесей, степень легирования, состояние поверхности (определяемое её подготовкой к ЭХТ), её ориентация, состав реакционной среды и так далее).

Эти параметры (в идеале — один,-два):

— допускали бы количественное измерение;

— имели бы размерность и физический смысл, допускающие удобство измерения и сведения воедино в расчётах.

В случае осуществления такой модели через параметры искажений кристаллической структуры Si было бы выражено (также в неявной форме) влияние на процессы создания рог-81 механических напряжений.

Целью данной диссертации является получение (в пределах имевшихся технических возможностей) систематических данных о прочностных свойствах наноструктурированного кремния, который по своим параметрам и методам получения можно назвать типичным, и, который был бы пригоден для оценок «снизу» характеристик структур рог-81, применяемых в различных разработках изделий микросистемной техники.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. На основе процессов, применяемых для создания кремниевых наноструктур, и совместимых с ними процессов обработки материалов, применяемых в планарных технологиях, разработать и апробировать методы получения наноструктурированного рог-Бь отделённого от подложки, на которой он был бы создан, с сохранением целостности его структуры и основных свойств.

2. Исследуя такие образцы, получить экспериментальные данные о собственных прочностных свойствах рог^ во взаимосвязи с его структурными характеристиками.

3. В ходе исследования изучить, по мере выявления, новые возможности применения процессов

самоорганизации, имеющих место при создании рог-Б^ для формирования топологии кремниевых структур.

4. Рассмотреть соответствующую поставленным выше задачам модель самоорганизации структуры при создании на поверхности монокристаллического 81 слоев рог^, основанную на образовании и взаимодействии точечных дефектов (ТД) кристаллической структуры.

Научная новизна диссертации.

1) Впервые получены количественные оценки собственных физико-механических свойств рог-Бь (до настоящего времени в исследованиях, посвящённых изучению кремниевых наноструктур, такого рода данных обнаружено не было).

2) В процессе исследований были отработаны оригинальные методы создания и отделения от подложки структур рог-вь

3) При проведении изучения процессов формирования рог-Б1 был обнаружен и исследован новый эффект: получения при проведении электрохимической реакции с определёнными параметрами заглублённой на десятки микрон поверхности, имеющей высокие характеристики качества, при возможности задания контура этой поверхности и угла её наклона относительно исходной поверхности подложки технически простыми средствами (ниже - «эффект глубокого рельефа»).

Было создано технологическое оборудование, необходимое для проведения экспериментов по получению образцов рог-Б^ нужных для изучения их прочностных свойств; были также разработаны методики:

а) проведения необходимых экспериментов;

б) изучения вышеуказанных свойств.

Практическая значимость диссертации заключается в:

1. Исследовании прочностных характеристик наноструктур на основе нанопористого кремния, важных для решения приведённых выше задач, связанных с применением рог^ как технологического материала МСТ.

2. Отработке методов получения образцов рог-Бь, необходимых для вышеуказанных исследований, и проведении необходимых для этого измерений. И те, и другие методы применимы в технологиях МСТ для изготовления нужных структур на основе рог-^ с заданными свойствами.

3. Показано, что «эффект глубокого рельефа» важен для технологических решений, связанных с задачей пространственного совмещения на несущей подложке узлов МЭМС, содержащих элементы кинематики изделия, предназначенные для передачи вращательного или поступательного движения (ползуны, направляющие, маховики, шестерёнчатые пары, оси).

4. Разработано простое в изготовлении и использовании оборудование для проведения вышеуказанных исследований, изготовленное из отечественных серийно выпускаемых компонентов и материалов.

На защиту выносятся:

1. Впервые полученные экспериментальные данные о прочностных характеристиках рог-81 в зависимости от толщины порученной структуры, типа проводимости и удельного сопротивления исходных подложек 81, полученные для образцов рог^ с порами дендритного типа, созданных на стандартных :подложках КДБ и КЭФ со средними величинами удельного сопротивления:

а) пределы прочности на растяжение;

б) значения многоцикловой выносливости на растяжение, определённой как количество циклов приложения-снятия нагрузки, соответствующее снижению предела прочности на растяжение вдвое.

2. Методы получения рог-Б^ отделённого от подложки, и экспериментальных исследований взаимосвязи между поверхностными характеристиками образуемых структур рог^ и параметрами Бьподложек и процессов порообразования.

3. Выявленная качественно взаимосвязь между механическими напряжениями в подложке монокристаллического кремния при получении рог-81 и параметрами полученной наноструктуры (степенью её совершенства).

4. «эффект глубокого рельефа», полученный экспериментально при изучении зависимости процессов создания рог^ от проводимости исходных Зьподложек

Апробация диссертации.

1. Результаты работ, проводимых в ходе создания диссертации, отражены в публикациях [1-6]. Они обсуждались на восьмой Всероссийской научно-технической конференции "Микроэлектроника и информатика" (Москва, МИЭТ, 2001 год), и пятой Всероссийской научно-технической конференции « Электроника и информатика-2005", (Москва, МИЭТ, 2005),

Структура и объём диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы из 66

наименований. Объём диссертации составляет 129 страниц, содержит 38 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика диссертационной работы, сформулированы цель и практическая значимость работы, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан обзор состояния и развития микросистемной техники в настоящее время, того значения, которое получают при этом процессы самоорганизации и получаемые на основе этих процессов материалы, в том числе наноструктурированный (нанопористый) кремний.

Рассмотрены основные свойства рог-81, обуславливающие его применение в МСТ. Приведены систематизированные общие сведения о процессах электрохимического травления происходящих при порообразовании в Бг В частности, отмечено протекание при этом различных, противостоящих друг другу реакций — растворения: 2-х валентного 81 с образованием бифторида кремния; и 81 в более высоких степенях валентности, с образованием кислородных соединений.

Охарактеризованы разнородные факторы, влияющие на характеристики процессов создания рог-81 и его параметры (скорость порообразования, поверхностная плотность распределения нанопор, их характерные размеры, морфология и т.д.). В частности, отмечено отсутствие единой модели процессов, происходящих при образовании рог-81, из которой, как следствие, вытекала бы доказанная функциональная зависимость характеристик рог-81 от совокупности вышеупомянутых факторов.

Изложены перспективы применения рог-81 в МСТ в настоящее время, исходя из его свойств. Приведены примеры различных МСТ-систем, содержащих элементы и узлы, изготовленные из рог-8ь

Исходя из вышеизложенного, поставлена задача диссертационной работы, обоснована актуальность её темы, научная новизна и практическая значимость работы.

Во второй главе рассмотрена модель создания рог-81, описывающая процессы самоорганизации его структуры, исходя из образования и взаимодействия точечных (вакансионных) дефектов в кристаллической структуре 81, имеющих место при проведении электрохимических процессов формирования рог-вь Модель основывалась на результатах [1а] (цитируемая литература). Данная модель, отталкиваясь от введённых параметров, описывающих зарождение, существование и распад вакансионных дефектов, междоузельных атомов водорода и вакансионно-водородных комплексов, сводит действие факторов, определяющих порообразование, к зависимости концентрации вакансий в приповерхностном слое подложки (Су) от интенсивности их образования (§у). Модель была существенно модернизирована путем включения реакций -описывающих образование крупных вакансионных кластеров (до пентавакансий двумя путями). Рассчитанные зависимости качественно повторяют результаты [1а], но более «четче описывают» поведение исследуемой структуры. Из рассчитанной зависимости (рисунок 1)

следует возможность одновременного существования в приповерхностной структуре Si областей с различными устойчивыми концентрациями вакансий Cv' и Cv3 . При создании por-Si воздействие травящей среды на эти области создаёт соответственно межпорные области и нанопоры.

Размерности всех параметров системы, применённой в модели, включают только измерения длины и времени — (LxTy). Физическими параметрами, рассматриваемыми в модели как исходные, являются интенсивность генерации вакансий в структуру подложки и коэффициенты диффузии вакансий в подложке Si в направлении [111] и в плоскости (111). Остальные рассматриваемые параметры могут быть определены, исходя из собственных свойств

кристаллической структуры кремния и приниматься, как постоянные.

Главы 3-5 являются оригинальными.

В третьей главе излагаются разработанные методы проведения экспериментов, необходимых для решения поставленных в диссертации задач. Изложен ряд проблем, которые было необходимо было решить для получения образцов, пригодных для проведения экспериментов.

Описана установка, разработанная и изготовленная для проведения экспериментов (рисунок. 2 — принципиальная схема).

Изложены различные режимы получения рог-Бь возможные на данной установке (гальваностатические и потенциостатические); приведены характерные особенности этих режимов (зависимости параметров процесса получения друг от друга и от времени) и различия между ними.

Были описаны методы получения por-Si, отделённого от подложки, названные соответственно:

а) Метод с отделением «подтравливанием снизу». Производился в потенциостатическом режиме. Использовались пластины КДБ-1 ориентации (111). Создание и отделение структур рог-Si происходило с «рабочей» стороны пластины. При проведении травления изменялся состав реакционной среды путём постепенного увеличения концентрации HF и НС1: при начальном соотношении HF/C2H5OH = 1:4 к завершению травления состав доводился до соотношения HF/C2H5OH/HCI = 1:1:0,3. По завершении необходимых операций подложки выдерживались в HF в течение 14 - 15 минут, затем проходила процедура отделения por-Si с применением анодного тока травления высокой плотности с последующей выдержкой (получение por-Si проводилось и в потенциостатическом и в гальваностатическом режимах, но в последнем пригодных для измерения образцов получено не было).

б) Метод с созданием por-Si «через сдвоенную подложку».

Процесс проводился на сдвоенных сегментах подложек КДБ-12 и КЭФ-4,5 ориентации (100), совмещённых рабочими сторонами (после проведения ряда необходимых процедур). Применялось (отрабатывалось) последовательное сочетание процессов порообразования в гальзаностатическом режиме при средних величинах токов травления (до 30-40 мА/см ) с травлением por-Si в изотропном травителе состава HN03/HF/NaN02, или в анизотропном травителе (КОН+этиленгликоль). Изменение толщины подложки грубо контролировалось измерением сопротивления «сдвоенных» подложек (при смене состава травителя после стравливания окисла и снятия пористого

слоя). После завершения циклов предварительного стравливания проводилось дотравливание «верхней» подложки составом изотропного травителя:

Общий процесс многоступенчатый, с промежуточным извлечением образцов из реактора и выполнением многих обеспечивающих процедур (промывка, сушка, и т.д.).

В четвёртой главе изложены методы проведения экспериментов по изучению свойств полученных образцов наноструктур:

1) определения пористости, получаемых образцов рог-81, с описанием применявшихся инструментальных средств.

2) Получения характеристик структуры поверхности образцов рог-в!:

методами сканирующей зондовой (атомно-силовой) микроскопии, с описанием применяемых установок — типа 8РМ-Р7(Р47), производства фирмы «№Г-МБТ».

Методом малоуглового рентгеновского рассеяния (8АХБ), с описанием применявшейся установки типа «Дрон-6» с независимым перемещением образца и детектора относительно оптических осей.

Для исследования поверхностных полученных образцов рог-81 использовался также профилометр ЭеНак У220 81/81.

3) Исследования зависимости процесса травления подложки 81 от прилагаемых к подложке механических нагрузок. Моделировалось изменение тангенциальных напряжений в подложке от центра окна травления к его

краям. Отслеживалось изменение равномерности травления по фронту и зависимостей плотности тока 3 и разности потенциалов и^нод-элеюролит) от времени.

4) Изучения зависимости процесса травления подложки Б1 от степени проводимости подложки, подвергаемой порообразованию. Выявлялась возможность осуществления с этой целью на данных типах подложек описанной в работе [64] периодической реакции со скачкообразным (бифуркационным) изменением кинетики травления.

а. Определения прочностных свойств образцов рог-31: а) предела прочности на растяжение (ств) с

описанием применяемой методики измерения.

б) Многоцикловой выносливости на растяжение(тст.1(о,5)), определяемой как количество циклов приложения-снятия нагрузки, приходящихся на половинное снижение предела прочности на растяжение.

В пятой главе приведены результаты проведения экспериментов по изучению:

1. взаимосвязи между процессом порообразования и прилагаемыми при этом к подложке механическими нагрузками.

2. зависимости характера процесса порообразования при высоких плотностях токов травления от проводимости обрабатываемых подложек. Пример результата исследования образца подложки КДБ-1, на котором был достигнут «эффект глубокого рельефа»

(пояснение — выше), приведён на рисунке 3. (Площадка травления 0 порядка 18-19 мм, измерения проводились на профилометре Dektak V220 Si/Si).

о

(kA) -100

-200

-300

-400

Э 5000 10000 15000 20000 25000(мт)

Рисунок 3.

3. Определению прочностных характеристик наноструктур:

3.1 Для структур por-Si, полученных по методу с отделением от подложки «подтравливанием снизу».

(Были также проведены контрольные процессы порообразования с последующим стравливанием полученной структуры для прямого определения характеристик поверхности окна травления (условно отождествляя её с поверхностью раздела Si-por-Si) в зависимости от режима порообразования (плотность тока травления J(t), напряжения «анод-электролит» Ua/3 (t)) при заданных характеристиках среды травления).

Результаты измерений для образцов наноструктур, полученных с толщиной при отделении:

3 ........

fr

Е

1M ! M И Г

Е

>11» 1 1 i 1 till £

А — 60+5 мкм (пористость«35%), и В — 110+10 мкм (пористость«40%) — в таблице 1

Таблица 1.

Образец Пористость (%) Предел прочности (МПа)

А 35 2,8

А 40 3,2

А 35 3,1

А 35 2,9

В 40 1,1

В 45 0,6

(В этой и следующих таблицах не показаны столбцы с геометрическими параметрами образцов (кроме толщины), определяемыми методикой измерений, и прилагаемыми усилиями. Сечение образцов рог-81 «приводится» к идеализированной прямоугольной форме).

Параметр многоцикловой выносливости удалось измерить для образцов типа В. Он составил ^ст-1(0,5) = 50-100 циклов, что позволяет интерпретировать рог-Б1 на образцах данного типа как образования нанокристаллитов.

3.2 Для образцов отделённого от подложки рог-81, полученных методом создания «через двойную подложку».

Были проведены контрольные травления на «одинарных» сегментах подложек в потенциостатических режимах при составе реакционной среды

HF(40%)/C2H5OH(96%)/HC1 =1:1:0,2, и получены сравнительные зависимости I(t) для различных значений Ua/3=const. Для улучшения распределения по исходной подложке удельного тока травления J были нанесены проводящие слои Си примерно 3 мкм толщиной.

Созданные слои por-Si подвергались исследованию с применением АСМ-микроскопии и процедурам измерениям пористости. Были получены характеристики поверхности, толщина и разброс по толщине por-Si в зависимости от параметров процесса получения. Определялся также характерный размер стволовой части нанопор для структуры por-Si с использованием методов малоуглового рентгеновского рассеяния.

Были выявлены оптимальные параметры процесса порообразования.

Также были проведены контрольные процессы травления на «одинарных» подложках для определения характеристик режимов предварительного снятия Si, соответствующих получению оптимальных параметров исходной поверхности для создания образца por-Si.

Результаты измерений предела прочности на растяжение для образцов на КЭФ-4,5 (таблица 2):

Таблица 2.

"Толщина" (мкм) Пористость (%) предел прочности (МПа)

115 40 4,5

110 35 6,3

110 40 5,1

Результаты аналогичных измерений для

структур на КДБ-12 (таблица 3, рисунок 4)

Таблица 3.

"Толщина", (мкм) Пористость (%) Предел прочности (МПа)

60 35 7,4

55 30 10,1

62 35 10,3

58 35 6,9

60 30 9,7

105 38 12,8

105 38 13,5

110 40 13,1

145 38 15,3

145 40 13,2

155 35 14,5

I I-1

О 50 100 150 200

толщина рог-Э! (мкм)

Рисунок 4.

Для образцов структур на КЭФ-4,5 и КДБ-12 с толщиной порядка 100 мкм были проведены эксперименты по определению та-ко,5) Результаты — таблица 4.

Таблица 4.

Тип образцов "Толщина" привед., (мкм) Пористость (%) Предел прочности (МПа) ^ст-1(0,5) (кол. циклов)

КЭФ-4,5 110 35 6,5 90000-95000

110 30 5,8 90000-10000

КДБ-12 105 45 12,8 13000-15000

110 42 13,3 14000-15000

5 20,0

о о

515,0

а

с

5ю,о

ч «

а. с

5,0

0,0

Основные результаты и выводы.

В диссертации была рассмотрена квазихимическая модель создания por-Si на подложке монокристаллического Si, описывающая процессы самоорганизации нанопористой структуры, исходя из образования и взаимодействия точечных (вакансионных) дефектов в кристаллической структуре Si, имеющих место при проведении электрохимических процессов формирования por-Si.

В размерности всех параметров системы, применённой в модели, входят только измерения длины и времени — (LxTy).

Параметрами, которые зависят от характеристик применяемых подложек Si и конкретных условий образования наноструктур, и для которых существует функциональная зависимость от характерного размера нанопор и степени пористости создаваемого por-Si, являются:

1) темп генерации вакансий в структуру подложки, и

2) коэффициенты диффузии вакансий в структуре Si в направлении [111] и в плоскости (111).

Остальные рассматриваемые параметры системы могут быть определены из свойств кристаллической структуры кремния и приниматься как постоянные.

При развитии применений нанопористого кремния в технологиях производства МСТ, реализация возможностей измерения указанных переменных параметров в процессе формирования por-Si позволила бы контролировать изменение морфологических характеристик получаемой наноструктуры при изменении процесса порообразования (разумеется, в той степени, в которой вышеизложенная модель будет соответствовать реальным процессам, идущим при электрохимическом получении por-Si).

Были получены собственные физико-механические (прочностные) характеристики для классического рог-81 со стохастическим распределением нанопор по поверхности фронта порообразования:

1. предел прочности на растяжение огв/раст в зависимости от:

— толщины образца, отделённого от подложки;

—типа проводимости подложки;

—режимов и параметров получения образца;

2. многоцикловая выносливость тст-1(о,5) (определённая как количество циклов приложения-снятия нагрузки, которому соответствует снижение вдвое прочностного параметра, здесь: Ств/раст), в зависимости от:

—методов получения образца;

—типа проводимости подложки.

Наноструктуры были получены на стандартных подложках КДБ-1, КДБ-12 и КЭФ-4,5.

Для получения этих экспериментальных результатов были разработаны и опробованы принципиально новые методы получения наноструктурированного пористого кремния, отделённого от подложки, на которой он создаётся, с сохранением целостности его структуры и основных свойств, условно названные здесь:

а) метод получения в потенциостатическом режиме с отделением «подтравливанием снизу»; и

б) метод получения травлением «через сдвоенную подложку».

Для рог-8}, полученного по методу а), были определены значения (на подложках КДБ-1 (111)): для толщины порядка 60 мкм при пористости 35-40% — сгв/раст в пределах 2,8-3,2 МПа; для толщины порядка 110 мкм при пористости 4045% — ств/раст в пределах 0,6 — 1.1 МПа; тст_1(о,5) была определена для рог-81 с толщиной порядка 110 мкм и

пористости 40-45%, и составила 50-100 циклов, что даёт основание рассматривать рог^ этого типа (для данного интервала толщин) в плане прочностных свойств как образования нанокристаллитов.

Для рог-Бц полученного по методу б):

— на подложках КЭФ-4,5(100) с пористостью в пределах 35-40% для толщины порядка 105-100 мкм сгв/Раст определён в пределах 4,5-6,3 МПа; тст_1(о,5) для этих образцов была определена в « 90000-95000 циклов;

— на подложках КДБ-12(100) с пористостью в пределах 35-40% была определена возрастающая зависимость ов/раст от толщины образцов Ь (см. рисунок 4): от ав/раст-^6,9-10,3 МПа для толщины порядка 55-62 мкм до от ав/раег-13,2-15,3 МПа для толщины порядка 145-155 мкм; тст-1(о,5) была определена для образцов на КДБ-12 с пористостью 40-45% для толщины 105-110 мкм и составила » 13000-15000 циклов.

Полученные характеристики могут быть использованы как оценочные «снизу», с учётом того, что для с более низким сопротивлением (порядка «0,001-0,01 Ом*мм), который обычно стараются использовать для применения в МСТ), при более равномерном токоподводе к поверхности раздела Б ¡/электролит, и меньшем градиенте потенциала по поверхности кремния во время реакции морфология пор будет более совершенной, и механические характеристики рог^, соответственно — лучшими.

В ходе работы была выявлена качественная взаимосвязь между механическими напряжениями в подложке монокристаллического кремния при получении рог^ и параметрами полученной наноструктуры (степенью её совершенства).

При разработке экспериментов также были выявлены новые возможности применения процессов, связанных с порообразованием в Si, для методов формирования глубоких рельефов в топологии кремниевых структур и изготовления кремниевых элементов и узлов сложной формы, которые могут иметь значение, в частности, для применения в МЭМС.

Полученные в работе данные могут быть значимы для решения задач, стоящих на пути применения por-Si в МСТ и МЭМС (интерференционные фильтры, микрополости, волноводы, различные сенсорные системы и так далее) — таких, как:

определение возможностей взаимодействия изделия, содержащего структуры por-Si, с окружающей средой в плане допустимых эксплуатационных нагрузок;

учёт зависимости деградации кремниевых наноструктур от вышеупомянутого воздействия; —

и иных проблем становления por-Si как технологического материала МСТ.

Работы по теме диссертации представлены в публикациях:

1. Я.Г. Залкинд, H.H. Герасименко, И.В. Вернер, Исследования пористого кремния, отделенного от подложки, методами сканирующей зондовой микроскопии. // Оборонный комплекс — НТП России, № 4 (2000), стр. 1724.

2. Я.Г. Залкинд, Исследования пористого кремния, отделённого от подложки, методами атомно-силовой микроскопии. // Тезисы докладов 8-ой Всеросс. научно-техн. конф. "Микроэлектроника и информатика", Москва, МИЭТ (2001), ч.1, стр.8.

3.Я.Г. Залкинд, H.H. Герасименко, В.Ю. Троицкий, И.В. Вернер, А.М Софронов, Микронасосы в современной микромеханике. // Оборонный комплекс — НТП России, № 4(2001), стр.3-8.

4.Я.Г. Залкинд, H.H. Герасименко, О возможности создания МЭМС-структур с применением Smart-Cut-технологии. // Оборонный комплекс — НТП России, № 3 (2002), стр. 48-55.

5. H.H. Герасименко, Я.Г. Залкинд, К.К. Джаманбаллин, СВЧ - отжиг полупроводников и микроэлектронных структур. // Оборонный комплекс — НТП России, № 4 (2002), стр. 51-56.

6. H.H. Герасименко, Я.Г. Залкинд, Исследование физико-механических свойств нанопористого кремния с целью его применения в технологиях микросистемной техники. // Тезисы докладов 5-ой Всеросс. научно-техн. конф. «Электроника и информатика-2005", Москва, МИЭТ ( 2005), ч. 1, стр. 122.

Цитируемая литература;

1а. Д.В.Шерешевский, И.В. Вернер, H.H. Герасименко, Модель формирования пористого кремния при его электрохимическом травлении. // Оборонный комплекс — НТП России, № 4 (2002), стр. 36-42.

Подписано в печать: Формат 60x84 1/16. Уч.-изд.л/^ираж 80 экз. Заказ/?/ Отпечатано в типографии ИПК МИЭТ. 124498, Москва, г. Зеленоград, проезд4806, д.5, стр.] МИЭТ

РНБ Русский фонд

2006-4 26753