Влияние режимов травления на топографию поверхности кремниевых пластин и их адгезионные свойства

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В конструкции определенного класса микроэлектромеханических систем используют контактные пары, состоящие из кремниевой пластины и элемента из менее жесткого материала. При механическом нагружении таких контактов адгезионное взаимодействие поверхностей играет существенную роль в связи с их относительной гладкостью. Силы адгезии в контакте поверхностей будут существенно зависеть от их топографии. Изучены образцы из электротехнического кремния, подвергнутые травлению в среде кислот KO+KOH+KNO3, отличающейся соотношением ее составляющих и временем воздействия. Исследовано состояние поверхности образцов методами оптической, электронной и зондовой микроскопии. Методом зондовой микроскопии определены параметры шероховатости поверхностей после травления. Увеличение времени травления приводит к увеличению шероховатости поверхности. Концентрация кислот влияет на топографию поверхности образцов — повышение концентрации способствует формированию поверхности с регулярным микрорельефом, близким по форме неровностей к синусоидальной волнистости. Предложена теоретическая модель для оценки влияния параметров микрорельефа на силу адгезии в контакте с гладкой поверхностью. Результаты моделирования показали, что наибольшее влияние на адгезионные свойства поверхностей образцов оказывают высотные параметры шероховатости.

Об авторах

О. О. Щербакова

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: shcherbakovaoo@mail.ru
Россия, Москва, 119526

Т. И. Муравьева

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: shcherbakovaoo@mail.ru
Россия, Москва, 119526

И. Ю. Цуканов

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: shcherbakovaoo@mail.ru
Россия, Москва, 119526

Список литературы

  1. Белов Л.А. // Электроника: Наука, технология, бизнес. 2008. № 2. С. 20.
  2. Verma G., Mondal K., Gupta A. // Microelectron. J. 2021. V. 118. P. 105210. https://doi.org/10.1016/j.mejo.2021.105210
  3. Невлюдов И.Ш., Евсеев В.В., Бортникова В.О. // Технология приборостроения. 2014. № 1. С. 47.
  4. Tuan A.P., Hold L., Lacopi A., Nguyen T.-K., Cheng H.H., Dinh T., Dao D.V., Ta H.T., Nguyen N.-T., Phan H.-P. // Sensors Actuators. A. 2021. V. 317. P. 112474. https://doi.org/10.1016/j.sna.2020.112474
  5. Zhuang Y.X., Menon A. // Tribol. Lett. 2005. V. 19. № 2. P. 111. https://doi.org/10.1007/s11249-005-5088-1
  6. Svetovoy V.B., Melenev A.E., Lokhanin M.V., Palasantzas G. // Appl. Phys. Lett. 2017. V. 111. № 1. P. 011603. https://doi.org/10.1063/1.4991968
  7. Wu L., Golinval J.-C., Noels. L. // Tribol. Int. 2013. V. 57. P. 137. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2012.08.003
  8. Ardito R., Corigliano A., Frangi A. // Eur. J. Mechan. A. 2013. V. 39. P. 144. https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2012.11.008
  9. Ardito R., Frangi A., Corigliano A., De Masi B., Cazzaniga G. // Microelectron. Reliab. 2012. V. 52. P. 271. https://doi.org/10.1016/j.microrel.2011.08.021
  10. Ling F.Z., De Coster J., Lin W.-Y., Witvrouw A., Celis J.-P., De Wolf I. // Sensors Actuators. A. 2012. V. 188. P. 320. https://doi.org/10.1016/j.sna.2012.01.011
  11. Balabanava N., Wierzbicki R., Zielecka M., Rymuza Z. // Microelectron. Eng. 2007. V. 84. Iss. 5–8. P. 1227. https://doi.org/10.1016/j.mee.2007.01.183
  12. Kolahdoozan M., Kiani A., Heidari P., Oveissi S. // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 481. P. 531. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.02.252
  13. Briggs G.A.D., Briscoe B.J. // J. Phys. D. 1977. V. 10. P. 2453.
  14. Guduru P.R., Bull C. // J. Mech. Phys. Solids. 2007. V. 55. Iss. 3. P. 473. https://doi.org/10.1016/j.jmps.2006.09.007
  15. Jeong J., Chou N., Kim S. // 6th Int. IEEE/EMBS Conf. on Neural Engineering (NER). San Diego, USA, 2013. P. 911.
  16. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.
  17. Maugis D. // J. Colloid Interface Sci. 1992. V. 150. P. 243. https://doi.org/10.1016/0021-9797(92)90285-T
  18. Горячева И.Г. Механика фрикционного взаимодействия. М.: Наука, 2001. 478 с.
  19. Hui C.Y., Lin Y.Y., Baney J.M., Kramer E.J. // J. Polymer Sci. B. 2001.V. 39. Iss 11. P. 1195. https://doi.org/10.1002/polb.1094
  20. Goryacheva I.G., Tsukanov I.Y. // Front. Mech. Eng. 2020. V. 6. P. 1. https://doi.org/10.3389/fmech.2020.00045

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2025