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MEMSデバイスの高信頼化のための単結晶シリコンの表面反応疲労現象の理解と制御

了解和控制单晶硅的表面反应疲劳现象以实现MEMS器件的高可靠性

基本信息

批准号：
18686013
负责人：
土屋智由
金额：
$ 18.55万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

MEMSデバイスをより苛酷な環境で使用することを保証するために,デバイスの構造材料であるシリコンの信頼性について継続して研究を進めている.本年はシリコンの疲労破壊発現のメカニズムを検討するために,(1)高温引張試験装置を用いた単結晶シリコンの引張試験,(2)表面を酸化した単結晶シリコンの引張試験を行った.(1)高温引張試験装置を用いた単結晶シリコンの引張試験高温(500ないし800℃)かつ酸化雰囲気など雰囲気制御可能な環境で引張試験する装置を開発した.試験片は裏面から赤外線ランプ加熱により所望の温度まで加熱される.加熱系以外の試験装置の構成は従来の薄膜引張試験装置と同じ方法を用いる計画であり,基本的な構成は従来の静電チャック方式の薄膜引張試験装置を利用し,加熱機構,雰囲気制御容器,熱絶縁のための構造などを新たに追加した装置を試作した.最高600度での試験を実現し,単結晶シリコンの塑性変形を観察した.塑性変形の発生は,ひずみ速度に依存することを見出した.(2)表面を酸化した単結晶シリコンの引張試験単結晶シリコン薄膜試験片をドライ酸化で100nmから200nmの表面酸化膜を形成して,引張試験を行い,酸化前後の引張強度の変化を評価した.酸化することによって,強度はいったん増加したが,酸化膜厚を増加させると逆に強度は低下した.また,破壊の起点が表面だったものが,酸化後はシリコンの内部で発生している.この破壊の起点の寸法は,酸化により生成した酸素析出欠陥のサイズとよく一致していた.破壊の起点が欠陥にあることを推定している.

MEMS デバイスをより Harsh environment, use, することを guarantee, するために, デバイスの structural materialsであるシリコンの信格性について継続して研究を入めている.This year's はシリコンの tired 労壊発 appearのメカニズムを検検するために, (1) High temperature tension test device using いた単 crystallized シリコンの tension test験, (2) The surface of acidified した単crystalline シリコンの tension test line った. (1) High temperature tension test device is used Made of いた単Simple crystal シリコンの tension test at high temperature (500ないし800℃) and acidified atmosphere It is possible to test the environment and test the equipment. The test piece is inside and the red outer ray is heated. The structure of the test device other than the heating system is the same as that of the film tension test device and the same method. With the design of the plan, the basic structure of the film tension test device using the electrostatic test method is used, and the application is Thermal mechanism, atmosphere control container, thermal insulating structure and new addition of device and trial production. The highest 600 degrees での trial 験を実appear し, 単crystal シリコンの plastic change shape を観 Observation した. Plastic change shape の発生は, ひずIt depends on the speed of the test. (2) The acidification of the surface and the crystallization of the surface are used to test the crystallization.リコン thin film test piece をドライ acidification 100nm and 200nm の surface acidification film formation して, tension test験を行い, tensile strength change before and after acidification. Increase the thickness of the film, increase the thickness of the acidified film, increase the strength, reduce the strength, and break the starting point of the surface.のが, the inside of the acidified はシリコンの生している. このbreaking壊のstarting point のinch法は, the acidified によりgenerated しThe precipitation of acetic acid is due to the consistency of the solution.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Effect of Surface Oxide Layer on Mechanical Properties of Single Crystalline Silicon

表面氧化层对单晶硅力学性能的影响

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Miyamoto;K. Sugano;T. Tsuchiya;O. Tabata
通讯作者：
O. Tabata

Tensile and Tensile-mode Fatigue Test of Single Crystal Silicon in Various Environments

单晶硅在各种环境下的拉伸和拉伸模式疲劳试验

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Asia-Pacific Conference of Transducers and Micro-Nano Technology
影响因子：
0
作者：
Toshiyuki Tsuchiya;Yusuke Yamaji;Koji Sugano;Osamu Tabata
通讯作者：
Osamu Tabata

High-cycle fatigue of micromachined single crystal silicon measured,using a parallel fatigue test system

利用并行疲劳测试系统测量微加工单晶硅的高周疲劳

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
IEICE Electronic Express 4
影响因子：
0
作者：
T.Yoshimura;Y.Ichino;Y.Yoshida. Y.Takai;R.Kita;K.Suzuki;T.Takeuchi;川島理恵(研究協力者)・行岡哲生;高橋良和;T. Ikehara
通讯作者：
T. Ikehara

Tensile Testing of Single Crystal Silicon Thin Films at 800℃ using IR Heating

使用红外加热进行 800℃ 单晶硅薄膜拉伸测试