多孔硅薄膜的制備工藝與微觀結構分析.pdf

1、自從19世紀90年代以來，微電子機械系統(tǒng)(MEMS)得到了迅速的發(fā)展?，F(xiàn)在，MEMS已經成為信息領域最有前途的研究熱點之一。可以認為，MEMS技術和微電子技術一樣，將會給人類帶來巨大的影響，甚至會引發(fā)一場新的產業(yè)革命。與此同時，多孔硅薄膜優(yōu)良的機械性能和熱學性能逐漸為人們所關注，成為MEMS技術中新興的絕熱層材料和犧牲層材料之一。然而，多孔硅的制備方法和制備參數(shù)與其微觀結構參數(shù)之間的關系，一直是多孔硅薄膜制備工藝中亟待需要探索和解決的問

2、題。 本文針對多孔硅薄膜材料的制備和微觀參數(shù)方面的基本性質以及在MEMS中作為絕熱層的應用進行了研究，完成的工作主要有： 1、采用雙槽電化學陽極腐蝕的方法，在p型重摻雜單晶硅片(晶向為100)基體上制備了多孔硅薄膜。將SiO2和Cr作為多制備孔硅薄膜的掩蔽層；通過改變不同的制備參數(shù)(HF濃度、腐蝕電流密度和腐蝕時間)得到不同微觀結構的多孔硅薄膜；使用拉曼激光觀測儀對多孔硅薄膜的拉曼譜峰位置，進行了觀測。 2、使用

3、電子天枰測定多孔硅薄膜相關的質量；通過質量差值法計算得到了多孔硅的孔隙率；使用場發(fā)射掃描電鏡(SEM)和原子力掃描電鏡(AM)對多孔硅的孔徑斷面和微觀裂紋進行了觀察，得到孔徑尺寸范圍為15-35nm左右；使用納米探針測量儀對多孔硅的厚度進行了測量，得到多孔硅薄膜厚度范圍在40-140μm之間。 3、結合多孔硅薄膜的微觀觀測圖，綜合分析了HF濃度、腐蝕時間和腐蝕電流密度對多孔硅厚度、孔徑大小及孔隙率的影響。得出結論為：HF濃度的增

4、大會使多孔硅的孔徑和孔隙率減??；腐蝕電流密度的增大會使多孔硅的孔徑、孔隙率以及厚度增大；腐蝕時間的增加，會使多孔硅的厚度呈現(xiàn)先上升后趨于平穩(wěn)的現(xiàn)象。多孔硅的孔隙率也隨腐蝕時間的延長有先增加后降低的趨勢。研究了真空中保存的多孔硅薄膜產生的裂紋，得出裂紋是由其內部的毛細應力產生的。結合拉曼譜峰位置圖對產生的內應力進行了計算。 4、對于多孔硅薄膜的熱學性能，使用FLUENT仿真分析軟件，對不同制備參數(shù)得到的多孔硅薄膜的熱學性能，進行了