硅衬底键合砷化镓薄膜的力学仿真分析.pdf

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1、2013年第32卷第6期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)53硅衬底键合砷化镓薄膜的力学仿真分析薛慧r，石云波．一，郭浩r，唐军，5,1俊，丁宇凯，(1．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，thi~i太原030051；2．中北大学电子测试技术重点实验室，山西太原030051)摘要：采用介质键合技术制备的si基GaAs材料衬底，缺陷密度小。对待键合的器件结构电学性能影响小。对采用目前常见的介质材料制备的Si基GaAs材料的力学性能进行了仿真分析，得到用于制备MEMS衬底

2、的最佳介质键合层是SiO，其衬底材料应力转换率高、量程大、位移小、制备工艺简单且为亲水性，制备的Si基GaAs衬底键合强度大，机械特性好。同时，对不同厚度的介质层材料对基GaAs材料的力学性能影响进行了研究分析，得到介质厚度越厚，其应力转换率越高，衬底材料的力敏效应就会越好。关键词：si基异质外延GaAs材料；键合；应力转换率；力电耦合效应中图分类号：TB301文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)06--0053-03Mechanicalsi

3、mulatioOnanaly~si"sOnSi1subDstrate．

4、bondingGaASfilmXUEHuir．SHIYun-b0．一，GUOHaor，TANGJun，一，LIUJun．一，DINGYu—kai’f1．KeyLaboratoryofInstrumentationScience&DynamicMeasurement，MinistryofEducation，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China；2．ScienceandTechnologyonElectronicTest&MeasurementLaboratory．NorthUniver

5、sityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Si．basedGaAsmaterialsubstratefabricatedbymediumbondingtechnologyhaslowdefectdensity，smalleffectonelectricalpropertyofthebondingdevicestructure．Simulationanalysisonmechanicalcharacteristicsofmaterialiscarriedout．SiO2isthebestmed

6、iumbondinglayerforfabricationofMEMSsubstrate．Thesubstratematerialhashi【ghstressconversionrate，widerange，smalldisplacementandsimplefabricationprocessandishydrophilic．Thebondstrengthisstrongandmechanicalcharacteristicsaregood．Meanwhile，effectofdifferentthicknessofmedium

7、layermaterialonmechanicalpropertiesofSi—basedGaAsmaterialisresearched．Themorethickerthethicknessofmediumis，thehigherstressconversionrateis，thebetterpressuresensitiveeffectis．Keywords：Si—basedheterogeneousepitaxialGaAsmaterial；bonding；stressconversionrate；forceelectric

8、couplingeffect0引言展指出了方向，国内外制备si基外延GaAs材料早已成为e指数半导体器件的高电子迁移率使得MEMS传感器热点，国内外人员通过各种方法来制备这种新型材料，美国的灵敏度、精度不断提高，目前，基于RTD和HEMT的的Spire公司已经成功地把这种材料应用于LED和太阳能MEMS器件的压阻灵敏度比硅压阻式的压阻灵敏度高电池中，日本大阪大学应用MOCVD技术直接生长了该材料，剑桥大学以GeSi作为缓冲层制备了该材料，法国1-3个数量级，本文在前期的研究中研制的基于e指数半BgaisePascal大学则在Si基

9、侧向上生长了GaAs／Si材料，导体器件的仿生矢量水声传感器其灵敏性达到-140dB，但这些技术制备的si基GaAs材料，缺陷密度大、表面粗比传统的水听器高1-2个数量级】，但在实验测试过程中糙、残余应力大，一直制约着高电子迁移率电子器件的电学发现