多孔硅薄膜制备工艺和微观结构的分析论文

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1、浙江大学机械与能源工程学院硕士学位论文多孔硅薄膜的制备工艺与微观结构分析姓名：钟霞申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：阮晓东20080501浙江大学硕士学位论文摘要摘要自从19世纪90年代以来，微电子机械系统(MEMS)得到了迅速的发展．现在，MEMS已经成为信息领域最有前途的研究热点之一．可以认为，MEMS技术和微电子技术一样，将会给人类带来巨大的影响，甚至会引发一场新的产业革命n1．与此同时，多孔硅薄膜优良的机械性能和热学性能逐渐为人们所关注，成为MEMS技术中新兴的绝热层材料和牺牲层材料之一．然而，多孔硅的制备方法和制备参数与其微观结构参数之间的关系，一直是多孔硅薄膜

2、制备工艺中亟待需要探索和解决的问题。本文针对多孔硅薄膜材料的制备和微观参数方面的基本性质以及在MEMS中作为绝热层的应用进行了研究，完成的工作主要有：1、采用双槽电化学阳极腐蚀的方法，在趔重掺杂单晶硅片(晶向为100)基体上制备了多孔硅薄膜。将SiO：和cr作为多制备孔硅薄膜的掩蔽层；通过改变不同的制备参数(HF浓度、腐蚀电流密度和腐蚀时间)得到不同微观结构的多孔硅薄膜；使用拉曼激光观测仪对多孔硅薄膜的拉曼谱峰位置，进行了观测。2、使用电子天枰测定多孔硅薄膜相关的质量；通过质量差值法计算得到了多孔硅的孔隙率；使用场发射扫描电镜(SEM)和原子力扫描电镜(AFM)对多孔硅的孔径断面和微

3、观裂纹进行了观察，得到孔径尺寸范围为15-35nm左右；使用纳米探针测量仪对多孔硅的厚度进行了测量，得到多孔硅薄膜厚度范围在40-140pm之问。3、结合多孔硅薄膜的微观观测图，综合分析了HF浓度、腐蚀时间和腐蚀电流密度对多孔硅厚度、孔径大小及孔隙率的影响．得出结论为：HF浓度的增大会使多孔硅的孔径和孔隙率减小；腐蚀电流密度的增大会使多孔硅的孔径、孔隙率以及厚度增大；腐蚀时间的增加，会使多孔硅的厚度呈现先上升后趋于平稳的现象。多孔硅的孔隙率也随腐蚀时间的延长有先增加后降低的趋势．研究了真空中保存的多孔硅薄膜产生的裂纹，得出裂纹是由其内部的毛细应力产生的。结合拉曼谱峰位置图对产生的内应

4、力进行了计算。4、对于多孔硅薄膜的热学性能，使用FLUENT仿真分析软件，对不同制备参数得到的多孔硅薄膜的热学性能，进行了相关的模拟。将多孔硅薄膜与其他材料的热学性能进行了比较。关键词：MEMS多孔硅薄膜制备参数微观结构导热性能应力本学位论文得到浙江省自然科学基金(R105008)资助浙江大学硕士学位论文AbstractSincethe1990’S，Micro-Electronic-Mechanical．Systems(MEMS)hasbeenrapidlydeveloped．Now,MEMShasbecomeoneofthemostpopularspotsinthemostprom

5、isingfieldofinformation．ItcanbeconsideredthatMEMStechnologywillbringaboutagreatoreventriggerimpactOilanewindustrialrevolution．AsoneoftheemergingmaterialsofMEMSasinsulationandsacrificialLayer，poroussiliconwhichhasgoodmechanicalandthermalpropeaiesisoftheconcernbypeoplegradually．However,theprepara

6、tionandmicro-structurewiththeparametersoftherelationshipbetweentheparametersofporoussiliconhasbecomeaveryimportantissuewhichshouldbeexploredandresolved．Inthispaper,preparationandmicro-structureanalysisofthebasicnatureparametersforporoussiliconiSdone．Theresearchofporoussiliconusedastheapplicatio

7、ninsulationinMEMSisdone．Themainlyworkcompletedas：1．Bydualchamberelectro．chemicalanodizingway，poroussiliconfilmsarepreparedinthep电pesilicon—chip(100)．Intheexperiment，Si02andCrwereusedasamaskinglayerforporoussilicon．Bychangingthedif