Особенности технологии получения структуры «Нитрид алюминия на карбиде кремния» для чувствительного элемента
| Jazyk: | ruština |
|---|---|
| Rok vydání: | 2014 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. |
| ISSN: | 2072-3059 |
| Popis: | Актуальность и цели. Применение широкозонных полупроводников карбида кремния (SiC) и нитрида алюминия (AlN) связано с особенностями их физических и химических свойств, а также технологической совместимостью при производстве первичных преобразователей микросистем. Особый интерес представляет получение стабильных структур «нитрид алюминия на карбиде кремния», возможности их применения в чувствительных элементах микросистем функциональной электроники, реализующих пьезоэффект в пленке нитрида алюминия на фоне повышенных прочностных характеристик карбида кремния в экстремальных условиях. Целью данной работы является аппаратная и ресурсная оптимизация технологических условий получения гетерогенной структуры SiC-AlN для первичных преобразователей микросистем, расчет влияния термомеханических остаточных напряжений на границе тонкопленочной структуры и подложки. Материалы и методы. Сравнительный анализ свойств полученных образцов проводился с помощью оптической и растровой электронной микроскопии с целью определения оптимальных технологических режимов получения композиции SiC-AlN, оценки влияния факторов, вносимых ионно-плазменными процессами. Расчет внутренних остаточных напряжений выполнен с учетом различий температурных коэффициентов линейного расширения материалов (термическая составляющая) и модулей упругости (механическая составляющая). Это дает возможность прогнозирования характеристик структуры при минимизации времени натурных экспериментов. Результаты. Исследованы режимы получения гетерогенной структуры SiC-AlN на кремниевой подложке ориентации (100). Определены условия возникновения в пленках пьезоэлектрических свойств AlN и прочностных характеристик диэлектрического слоя SiC с точки зрения применения в чувствительных элементах микросистем экстремальной электроники. Проведен расчет влияния термомеханических остаточных внутренних напряжений на качество получаемых. Выводы. Экспериментально отработаны технологические режимы получения гетерогенных структур на основе композиции SiC-AlN с заданными свойствами. Данная структура может использоваться в чувствительных элементах датчиков, работающих в жестких условиях эксплуатации. Предложенный расчет внутренних остаточных напряжений на границе раздела между тонкопленочной структурой и подложкой позволяет прогнозировать условия получения гетероструктур и оценивать морфологию пленок. Background. The application of silicon carbide and aluminum nitride wide-gap semiconductors is connected with the particularities of their physical and chemical properties as well as technological compatibility while manufacturing primary microsystems converters. Of particular interest is manufacturing of stable structures of "aluminum nitride on silicon carbide" and the possibility of their use in sensitive elements of functional electronics microsystems which have a piezoeffect in a film of aluminum nitride with high strength characteristics of silicon carbide in extreme conditions. The aim of this work is the hardware and resource optimization of process conditions of obtaining a heterogeneous structure SiC-AlN for primary microsystems converters and calculation of the influence of thermomechanical residual voltage at the boundary of thin film structure and the substrate. Materials and methods. The authors carried out the comparative analysis of the obtained patterns properties by means of optical and scanning electron microscopy in order to determine the optimum technological conditions of obtaining SiC-AlN composition and to evaluate factors of ion-plasma processes. The calculation of internal residual voltage was conducted taking into account the differences of temperature coefficients of linear expansion of materials (thermal component) and elastic moduli (mechanical component). This makes it possible to forecast structural characteristics while minimizing the time of field experiments. Results. The modes of obtaining a heterogeneous SiC-AlN structure on the silicon substrate of (100) orientation were studied. The authors determined the conditions of the AlN piezoelectric properties in films and the strength characteristics of the SiC dielectric layer in terms of application of extreme electronics microsystems in SE. The researchers carried out calculation of the effect of thermomechanical internal residual voltage on the properties of the obtained heterostructures. Conclusions. Technological regimes of obtaining heterogeneous structures based on SiC-AlN composition with desired properties were experimentally tested. This structure can be used in SE sensors operating in harsh environments. The offered calculation of internal residual voltages at the interface between the substrate and the thin film structure allows to predict the conditions for obtaining heterostructures and evaluate the morphology of the films |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|