[00129755]多晶硅电热微执行器模型、制备与表征

针对表面微机械加工技术制备的多晶硅电热微执行器结构建立其工作模型，由于多 晶硅表面微机械结构是MEMS 技术中常用的一种结构，因此建立的模型有一定的通用 性。模型主要考虑了：（1）加热过程中多晶硅的电阻率与温度的关系；（2）散热过程中， 沿多晶硅梁向锚区的导热、通过空气间隙向衬底的导热、热辐射等；（3）多晶硅梁受热 膨胀；（4）整个执行器结构由于热膨胀发生的偏转；（5）将这种模型推广到其它类似结 构。为了计算执行器的偏转，除几何尺寸外，必须知道相关的物理参数，如电阻率、杨 氏模量、残余应力、热导率、热膨胀系数等，由于这些参数与工艺条件密切相关，因此 开展了在线检测方法的研究，在线检测的主要思路是：电学激励（施加电压或电流）并 电学检测（测量电压或电流），这种方法容易在工艺线使用。项目详细分析了执行器在 工作时热辐射的情况，从理论和实验说明：在800℃以下，执行器主要是向衬底和锚区 传热，热辐射可以忽略，从而为多晶硅电热微执行器传热方程的建立奠定了基础。本项 目首次将刚架结构位移方法推广到多晶硅电热微执行器位移的计算，并在实验上证明这 种方法是符合实际的，从而说明宏观的结构力学同样适合于微米尺度的类似结构。 项目发明了用电学方法测量微加工导电薄膜（多晶硅、金属）热导率的测试结构； 发明了用电学方法测量微加工导电薄膜横向断裂强度的测试结构。 项目出版专著1 本，发表论文被SCI 收录10 篇、EI 收录34 篇、ISTP 收录12 篇； 论文被SCI 他人引用61 篇次；论文被国外3 本著作引用与转述；项目获授权发明专利 3 项。