用于無(wú)掩膜加工的介質(zhì)阻擋微放電器陣列的制作及性能表征.pdf

1、在半導(dǎo)體制造和微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域，等離子體技術(shù)是一種不可或缺的加工手段。為了實(shí)現(xiàn)任意圖形的無(wú)掩膜加工，課題組之前提出利用倒金字塔微空心陰極放電器陣列，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品高精度、高效率的無(wú)掩膜掃描加工。該微放電器陣列采用的是電極-絕緣層-電極的三明治結(jié)構(gòu)，在直流電場(chǎng)的激勵(lì)下，倒金字塔空心微陰極內(nèi)產(chǎn)生的等離子體和電極層直接接觸，由于等離子體中的重離子對(duì)電極層的物理轟擊作用以及熱阻效應(yīng)，微放電器的電極層很容易損壞而使整個(gè)器件失效，微放電器的壽命很難得以

2、提高。為了解決直流微空心陰極放電器陣列壽命短的問(wèn)題，本文通過(guò)在微空心陰極放電器陣列的上下金屬電極上沉積一層氮化硅膜以保護(hù)電極層，采用交流激勵(lì)的介質(zhì)阻擋放電形式，有效阻止輝光放電向弧光的轉(zhuǎn)變，減小熱效應(yīng)對(duì)器件的破壞，進(jìn)而提高微放電器器的壽命，為后續(xù)無(wú)掩膜加工奠定良好的基礎(chǔ)。論文的主要內(nèi)容如下:采用COMSOL對(duì)所設(shè)計(jì)的倒金字塔介質(zhì)阻擋微放電器進(jìn)行二維等離子體仿真，通過(guò)仿真研究，得到了倒金字塔內(nèi)電子密度分布、電勢(shì)分布以及不同介質(zhì)條件下的電子

3、密度分布規(guī)律，從而為器件的介質(zhì)層材料選擇和工作條件的選擇提供理論依據(jù)。
　　器件的加工制備方面，主要針對(duì)工藝過(guò)程以下兩個(gè)難題，即下電極圖形化成功率低，以及因多層膜應(yīng)力不匹配導(dǎo)致SiNx介質(zhì)層出現(xiàn)裂紋進(jìn)行分析解決。針對(duì)第一個(gè)問(wèn)題，本文采用較厚的光刻膠作為下電極濕法刻蝕圖形化掩膜保護(hù)住微腔上邊緣實(shí)現(xiàn)高成功率下電極圖形化。針對(duì)第二個(gè)問(wèn)題，本文通過(guò)多層膜應(yīng)力匹配仿真得到器件殘余應(yīng)力和變形最小時(shí)所需的SiNx本征應(yīng)力，然后建立PECVD射頻