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Entwicklung von Siliziumnitridschichten für MEMS-Applikationen

Development of silicon nitride films for MEMS-applications

  • In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung von silanbasierten PECVD-Prozessen zur Siliziumnitridabscheidung beschrieben. Ein Schwerpunkt der Untersuchungen liegt in der Bestimmung und Einstellung der Schichtspannung. Technologische Vorgabe an die Prozesse ist dabei die Abscheidung von spannungsfreien bzw. tensilen Schichten.Eine weitere Zielstellung ist ein bestimmter Siliziumanteil in der Siliziumnitridschicht, für dessen Ermittlung quantitative XPS-Analysen durchgeführt wurden. Die Bestimmung der optimalen Prozessparameter erfolgte in umfangreichen Versuchsreihen, in denen der Einfluss der Plasmaleistung, des Elektrodenabstands, der Prozessgasflüsse (Silan, Ammoniak, Stickstoff), der Temperatur und des Prozessdrucks auf die Schichteigenschaften festgestellt wurde. Im Ergebnis konnte ein Prozess zu Abscheidung von spannungsfreien Schichten entwickelt werden. Ferner konnten Möglichkeiten zur Erhöhung des Siliziumanteils im Siliziumnitrid erprobt und Ansätze zur weiteren Steigerung aufgezeigt werden. Untersuchungen zur Stabilität und Zuverlässigkeit der entwickelten Prozesse und Schichten runden das Ergebnis ab.
  • In this thesis the development of silane-based PECVD-processes for the deposition of silicon nitride is described. The main objective of this study is the determination of mechanical film stress and adjustment techniques for stress control leading to the development of stressfree and tensile films, respectively. Another goal is to manipulate the content of silicon in silicon nitride films. Measurements were done using quantitative x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). To evaluate best process conditions, the influence of plasma power, electrode gap, process gas flow rates (silane, ammonia and nitrogen), temperature and pressure on film properties were analyzed. As a result, it was possible to develop a process for the depostion of silicon nitride films completely free of internal stress. Furthermore, a method to increase the silicon content of silicon nitride films was evaluated and options for further enhancement were identified. This work is completed by examinations of the repeatability of the process results and the time-dependent stability of corresponding film parameters.

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Metadaten
Author:Frank Michael Schulze
Advisor:Wieland Zahn, Michael Woittennek
Document Type:Bachelor Thesis
Language:German
Name:X-FAB Dresden GmbH & Co. KG
Grenzstraße 28, 01109 Dresden
Date of Publication (online):2018/02/22
Year of first Publication:2011
Publishing Institution:Westsächsische Hochschule Zwickau
Date of final exam:2011/08/15
Tag:Applied Materials; Centura; DxZ; Siliziumnitrid
silicon nitride
GND Keyword:PECVD-Verfahren; Silicium; MEMS; Prozessentwicklung <Technik>; Stress; Brechzahl; Röntgen-Photoelektronenspektroskopie
Page Number:74 Seiten, 28 Abb., 20 Tab., 47 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Physikalische Technik, Informatik
Release Date:2018/02/22