AbstractThe mechanical behavior of

Abstract
The mechanical behavior of Microelectromechanical systems (MEMS) devices is significantly influenced by fabrication processes conditions, deposition steps and geometry, e.g., processing temperature, thickness of thin film layers, deposition rate, etc. These processes under different deposition temperature will generate residual stress/strain in thin film layers, which will affect device sensing stability, accuracy and robustness, therefore, predicting and minimizing the residual stress become a critical issue on thin film devices design. This research develops a simulation methodology using finite element analysis (FEA) with process modeling technology to analyze the thermal stress/strain of thin films varying on different process procedures in a selected MEMS microphone device. In general, the residual stress/strain of multi-layers thin film is combined of intrinsic and thermal stresses, the thermal induced mechanical stress can be obtained using FEA but intrinsic stress which contains many uncertainties is very difficult to be defined. The residual stress in thin film layer on each processing procedure can be obtained from Stoney's equation. A comparison of the experiment and simulation results showed that the combined thermal induced stress and dislocation induced intrinsic stress in aluminum thin film will be rearranged after first annealing. The intrinsic stress, however, will affect the final residual stress when thickness of aluminum film is under 1 μm. The residual stress and the warpage of MEMS microphone are predicted by using processing modeling technology. The polysilicon will warp downward if the diaphragm is subjected to compressive stress. However, the polysilicon film will have much less warpage when intrinsic stress is positive.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อพฤติกรรมทางกลของ Microelectromechanical ระบบ (MEMS) อุปกรณ์มีมากอิทธิพลเงื่อนไขกระบวนการผลิต ขั้นตอนสะสม และรูปทรง เรขาคณิต เช่น ประมวลผลอุณหภูมิ ความหนาของชั้นฟิล์มบาง สะสมราคา ฯลฯ กระบวนการเหล่านี้ภายใต้อุณหภูมิสะสมแตกต่างกันจะสร้างเครียดตกค้างในชั้นฟิล์มบาง ซึ่งจะมีอุปกรณ์ตรวจวัดความมั่นคง ความแม่นยำ และความแข็ง แกร่ง ดังนั้น การทำนาย และลดความเค้นตกค้างกลายเป็น ปัญหาสำคัญในการออกแบบอุปกรณ์ฟิล์มบาง งานวิจัยพัฒนาวิธีการจำลองโดยใช้การวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด (FEA) ด้วยกระบวนการเทคโนโลยีในการวิเคราะห์ความร้อน/ความเครียดของฟิล์มบางที่แตกต่างกันในขั้นตอนของกระบวนการอื่นในอุปกรณ์ไมโครโฟน MEMS ที่เลือกการสร้างแบบจำลอง ทั่วไป เหลือเทียบความเครียดของฟิล์มบางหลายชั้นพร้อมความเครียดที่แท้จริง และความร้อน ความเครียดเชิงกลเหนี่ยวนำความร้อนได้ใช้ FEA แต่ความเครียดที่แท้จริงซึ่งประกอบด้วยความไม่แน่นอนหลายคือยากที่จะกำหนด ความเค้นตกค้างในชั้นฟิล์มบางในแต่ละขั้นตอนการประมวลผลจะได้จากสมการของ Stoney การเปรียบเทียบผลการทดลองและการจำลองแสดงให้เห็นว่า ความเครียดเกิดความร้อนรวม และแยกเกิดความเครียดภายในอลูมิเนียมฟิล์มบางจะสามารถปรับปรุงใหม่หลังจากการหลอมครั้งแรก ความเครียดที่แท้จริง อย่างไรก็ตาม จะมีผลต่อความเครียดตกค้างสุดท้ายเมื่อความหนาของฟิล์มอลูมิเนียมไม่ต่ำกว่า 1 µm ความเค้นตกค้างและความโก่งงอของไมโครโฟน MEMS คาดการณ์ โดยใช้เทคโนโลยีการสร้างแบบจำลองการประมวลผล การ polysilicon จะบิดลงถ้าไดอะแฟรมจะต้องทำความเครียดอัด อย่างไรก็ตาม ฟิล์ม polysilicon จะโก่งมากน้อยเมื่อความเครียดที่แท้จริงเป็นบวก

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อ
พฤติกรรมเชิงกลของไมโครเทคโนโลยี (MEMS) อุปกรณ์ที่ได้รับอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญจากสภาพกระบวนการผลิตขั้นตอนการสะสมและเรขาคณิตเช่นการประมวลผลอุณหภูมิความหนาของชั้นฟิล์มบาง ๆ อัตราการสะสม ฯลฯ กระบวนการเหล่านี้ภายใต้อุณหภูมิที่แตกต่างกันการสะสมจะสร้างความเค้นตกค้าง / ความเครียดในชั้นฟิล์มบาง ๆ ซึ่งจะส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์ตรวจจับความมั่นคงความถูกต้องและความทนทานจึงทำนายและลดความเครียดที่เหลือกลายเป็นปัญหาที่สำคัญในการออกแบบอุปกรณ์บางฟิล์ม งานวิจัยนี้ได้พัฒนาวิธีการจำลองโดยใช้การวิเคราะห์ (FEA) ด้วยเทคโนโลยีการสร้างแบบจำลองกระบวนการในการวิเคราะห์ความร้อนความเครียด / ความเครียดจากฟิล์มบางที่แตกต่างกันเกี่ยวกับขั้นตอนกระบวนการที่แตกต่างกันในอุปกรณ์ MEMS ไมโครโฟนเลือก โดยทั่วไปความเค้นตกค้าง / ความเครียดจากหลายชั้นฟิล์มบาง ๆ จะถูกรวมของความเครียดภายในและความร้อนความร้อนเหนี่ยวนำให้เกิดความเครียดเชิงกลสามารถรับใช้ FEA แต่ความเครียดที่แท้จริงซึ่งมีความไม่แน่นอนหลายคนเป็นเรื่องยากมากที่จะได้กำหนดไว้ ความเค้นตกค้างในชั้นฟิล์มบาง ๆ เกี่ยวกับขั้นตอนการประมวลผลแต่ละสามารถหาได้จากสมการของ Stoney การเปรียบเทียบผลการทดลองและการจำลองผลการศึกษาพบว่าความเครียดชักนำให้เกิดการทำงานร่วมกันความร้อนและเคลื่อนเหนี่ยวนำให้เกิดความเครียดที่แท้จริงในอลูมิเนียมฟิล์มบาง ๆ จะได้รับการปรับปรุงใหม่หลังจากการอบครั้งแรก ความเครียดที่แท้จริง แต่จะส่งผลกระทบต่อความเค้นตกค้างสุดท้ายเมื่อความหนาของฟิล์มอลูมิเนียมที่อยู่ภายใต้ 1 ไมโครเมตร ความเค้นตกค้างและตัวอย่างประโยชน์ของ MEMS ไมโครโฟนที่คาดโดยการใช้เทคโนโลยีการสร้างแบบจำลองการประมวลผล โพลีซิลิคอนจะวาร์ปลงถ้าไดอะแฟรมอยู่ภายใต้การอัดความเครียด แต่ฟิล์มโพลีซิลิคอนจะมีตัวอย่างประโยชน์มากน้อยเมื่อความเครียดที่แท้จริงเป็นบวก