JP2007516097A - 高周波マイクロマシン技術及びそのような技術の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ナノインデンテーションは、自立性薄膜に用いられる種々の材料の降伏強さ及び(一次)クリープ特性を評価するために用いられ得る。ナノインデンテーションの原理は、図1に示されている。鋭いダイヤモンドチップ(インデンタ)がある荷重で材料に押し込まれ、同時に、チップの変位が測定される。荷重−無荷重のサイクルが、図2に示されているような荷重−変位曲線を生成する。この曲線の分析は、弾性率、硬度、クリープ特性及び(脆性材料についての)インデント材料の割れ性に関する情報を与える。上述したように、金属の場合、硬度は降伏強さに比例するので、硬度は本発明に関連して特に直接的に関係する。
H=P/A (1)
ナノインデンテーションは「固定された」フィルム、すなわち基板に取り付けられたフィルムの特性を測定するために用いられる一方で、バルジ試験の技術は自立性フィルムの機械的特性を与える。その原理が図3に示されている。必要な試料は矩形のフィルムのメンブラン(サイズは16×4mm)により構成されており、これがバルジテスタに取り付けられる。このメンブランに圧力が加えられ、結果は、メンブランが変形する、すなわち「膨れる(bulge)」ことである。上記メンブランの最大の歪みは、メンブランにより反射されるレーザビームの偏向を測定することによって決定される。加えられた圧力P及び測定された偏向h0から応力σと歪度εとが以下の等式の助けを受けて算出される。ここで、tはフィルムの厚さであり、aはフィルムの(最小の)幅である。
σ=Pa2/(2h0t) (2)
ε=2h0 2/(3a2) (3)
二次又は定常状態のクリープ特性を調べるために、基板反り測定が用いられ得る。この測定は、専ら初期の一次クリープを受け持つインデンテーション−クリープ測定に対して補完的である。従って、時間及び温度の関数としての薄膜の応力の発生が測定された。フィルムの応力を測定する最も正確かつ単純なやり方は、レーザ走査法を使用して基板の反りを測定することである。これは、反射したレーザビームの変位の測定される変化がウェハの表面に対する接線の傾きの変化に比例する点で誘導的な測定法である。
σfilm=Esub/[6(1−νsub)]・tsub 2/tfilm・(1/R−1R0)
ここで、σfilmは薄膜の応力であり、Esub及びνsubは基板に関する弾性率及びポアソン比であり、tsub及びtfilmは基板及びフィルムそれぞれの厚さであり、R0はフィルム堆積前又はフィルム除去後の反りの初期半径であり、Rは測定された径の反りである。
ナノインデンテーション、バルジ試験及び基板反り試験に関して、特別な試料が用意された。ナノインデンテーション及び基板反り試験の場合、これらは、均一にスパッタされた金属のフィルムであり、シリコウェハ上の酸化ケイ素又は窒化ケイ素のフィルムに堆積された。上記金属に関して、異なる範囲のAl合金が作製された。(下記の)表1に概要が与えられている。上記基板反り測定では、AlCu(4wt%)、AlV(0.15wt%)Pd(0.1wt%)及びClCuMgMnのみが用いられた。
ナノインデンテーション
ナノインデンテーション実験の結果は、図5及び図6にまとめられている。図5は、純アルミニウムに関して測定された硬度に対して正規化された測定硬度を示している。図6には、純アルミニウムに関する値により正規化された30秒の保持期間中の変位が示されている。これらの結果は、押し込み(indentation)深さがフィルムの厚さの約0.2倍であった測定値のみを表している。これは、全ての測定値がシリコン基板の存在により等しく影響を及ぼされることを確実にし、従って相互に直接比較され得る。上記合金の全てが純アルミニウムよりも大きい硬度、従って高い降伏強さを有することが明らかである。AlCuMgMn及びAlSiMgCuNiの場合に特に高い値が見出された。
図7は、バルジ試験の結果の概要を示している。
図9は、ウェハ反り試験の結果を示している。AlCu(4wt%)及びAlCuMgMnに関して、77℃の温度において同時に長期間の応力発生が示されている。応力緩和は、クリープ特性と直接的に関係がある。この図は、長期間の応力緩和及び従って長期間のクリープがAlCu(4wt%)に関してよりもAlCuMgMn合金に関して大いに少なく顕著であることを示している。これは、図6のナノインデンテーションの結果と一貫性がある。
Claims (9)
- 自立性薄膜を有する電子デバイスであって、前記薄膜はアルミニウムと少なくともマグネシウムとの合金を有する電子デバイス。
- アルミニウムとマグネシウムと少なくとも1つの他の物質との合金を有する請求項1記載の電子デバイス。
- 前記少なくとも1つの他の物質は、銅、マンガン、ケイ素、ニッケル、クロム及びリチウムのうちの1つ又はそれ以上を有する請求項2記載の電子デバイス。
- 前記マグネシウムの含有量が、0.1原子重量パーセントと10原子重量パーセントとの間である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電子デバイス。
- 前記1つの他の物質が、0.1原子重量パーセントと8原子重量パーセントとの間の量の銅を有する請求項3記載の電子デバイス。
- マグネシウム、銅及びマンガンの含有量の合計が2.5原子重量パーセントと10原子重量パーセントとの間である請求項3又は5記載の電子デバイス。
- 前記合金は、AlvMgwCuxMny、AlvMgwMny、AlvMgwCuxSiz1Niz2、AlvMgwCux、AlvMgwCuxSiz1、AlvMgwCuxZnz3Crz4、AlvMgwCuxLiz5(但し、80≦v≦99.8、0.1≦w≦8.0、0.1≦x≦8.0、0.1≦y≦4.0、z1,z2,z3,z4,z5はそれぞれ20よりも小さく、5よりも小さいことが好ましい。)よりなる群から選択された請求項3又は6記載の電子デバイス。
- 自立性薄膜を有する電子デバイスの製造方法であり、
犠牲剥離層の上に物質の機械層を設けるステップと、
前記薄膜を規定するように前記機械層を構造化するステップと、
前記薄膜を自立させるために前記剥離層を除去するステップと
を含む電子デバイスの製造方法であって、
前記機械層はアルミニウムと少なくともマグネシウムとの合金を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。 - 前記剥離層は、該剥離層上に前記機械層を設ける前にパターニングされる請求項8記載の方法。
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