MEMS中多孔硅基本特性及絕熱性能研究.pdf

1、1990年以來,多孔硅材料因為其出色的發(fā)光性能開始受到研究者的重視. 近一段時期,隨著微電子機械系統(tǒng)(MEMS)的發(fā)展,多孔硅優(yōu)良的機械性能和熱學(xué)性能也逐漸引起大家的關(guān)注,成為MEMS中新興的犧牲層和絕熱層材料. 本論文主要針對多孔硅材料基本特性、應(yīng)力狀況及其在MEMS中作為絕熱層應(yīng)用進行了研究. 本文分別采用雙槽電化學(xué)腐蝕法、原電池腐蝕法制備了多孔硅樣品,對多孔硅一些基本特性作了深入探討,主要包括:孔隙率、腐蝕

2、速率的影響因素；材料表面以及斷面形貌的分析、孔徑尺寸、孔壁厚度等.通過實驗發(fā)現(xiàn):多孔硅層孔洞分布均勻,孔徑尺寸在15～50nm范圍內(nèi),屬于介孔硅；電化學(xué)腐蝕法制備多孑L硅的腐蝕速率在腐蝕前期階段基本是一定值,但到腐蝕后期階段隨著厚度的增加腐蝕速率有所下降:對于不同腐蝕電流密度,多孔硅孔隙率都有隨腐蝕時間的延長先增加后降低的趨勢. 為了適應(yīng)在大尺寸硅片上制備多孔硅的要求,對原電池法制備多孔硅進行了初步研究.主要討論了背電極制備條件

3、對多孔硅性能的影響,發(fā)現(xiàn)增加背電極的厚度對改善多孔硅的均勻性及減小其孔徑尺寸有一定的作用,增加Pt電極與腐蝕面積的比值可以有效增大腐蝕厚度. 采用顯微拉曼光譜法對多孔硅殘余應(yīng)力進行了測量,結(jié)果表明:隨多孔硅孔隙率上升其內(nèi)部殘余應(yīng)力有增加趨勢.同樣通過微拉曼光譜法對多孔硅的熱導(dǎo)率進行了測量,結(jié)果表明:多孔硅熱導(dǎo)率隨其孔隙率和厚度增大有明顯下降的趨勢,實驗中最低熱導(dǎo)率數(shù)值可達到0.624W/(m·K). 為對比多孔硅層與硅襯