多孔硅薄膜的制備工藝與微觀結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、自從19世紀(jì)90年代以來(lái)，微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)得到了迅速的發(fā)展?，F(xiàn)在，MEMS已經(jīng)成為信息領(lǐng)域最有前途的研究熱點(diǎn)之一?？梢哉J(rèn)為，MEMS技術(shù)和微電子技術(shù)一樣，將會(huì)給人類帶來(lái)巨大的影響，甚至?xí)l(fā)一場(chǎng)新的產(chǎn)業(yè)革命。與此同時(shí)，多孔硅薄膜優(yōu)良的機(jī)械性能和熱學(xué)性能逐漸為人們所關(guān)注，成為MEMS技術(shù)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(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)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(wèn)

2、題。 本文針對(duì)多孔硅薄膜材料的制備和微觀參數(shù)方面的基本性質(zhì)以及在MEMS中作為絕熱層的應(yīng)用進(jìn)行了研究，完成的工作主要有： 1、采用雙槽電化學(xué)陽(yáng)極腐蝕的方法，在p型重?fù)诫s單晶硅片(晶向?yàn)?00)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(guò)改變不同的制備參數(shù)(HF濃度、腐蝕電流密度和腐蝕時(shí)間)得到不同微觀結(jié)構(gòu)的多孔硅薄膜；使用拉曼激光觀測(cè)儀對(duì)多孔硅薄膜的拉曼譜峰位置，進(jìn)行了觀測(cè)。 2、使用

3、電子天枰測(cè)定多孔硅薄膜相關(guān)的質(zhì)量；通過(guò)質(zhì)量差值法計(jì)算得到了多孔硅的孔隙率；使用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)和原子力掃描電鏡(AM)對(duì)多孔硅的孔徑斷面和微觀裂紋進(jìn)行了觀察，得到孔徑尺寸范圍為15-35nm左右；使用納米探針測(cè)量?jī)x對(duì)多孔硅的厚度進(jìn)行了測(cè)量，得到多孔硅薄膜厚度范圍在40-140μm之間。 3、結(jié)合多孔硅薄膜的微觀觀測(cè)圖，綜合分析了HF濃度、腐蝕時(shí)間和腐蝕電流密度對(duì)多孔硅厚度、孔徑大小及孔隙率的影響。得出結(jié)論為：HF濃度的增

4、大會(huì)使多孔硅的孔徑和孔隙率減小；腐蝕電流密度的增大會(huì)使多孔硅的孔徑、孔隙率以及厚度增大；腐蝕時(shí)間的增加，會(huì)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(shí)間的延長(zhǎng)有先增加后降低的趨勢(shì)。研究了真空中保存的多孔硅薄膜產(chǎn)生的裂紋，得出裂紋是由其內(nèi)部的毛細(xì)應(yīng)力產(chǎn)生的。結(jié)合拉曼譜峰位置圖對(duì)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算。 4、對(duì)于多孔硅薄膜的熱學(xué)性能，使用FLUENT仿真分析軟件，對(duì)不同制備參數(shù)得到的多孔硅薄膜的熱學(xué)性能，進(jìn)行了