MEMS中多孔硅基本特性及絕熱性能研究.pdf

1、1990年以來(lái),多孔硅材料因?yàn)槠涑錾陌l(fā)光性能開(kāi)始受到研究者的重視. 近一段時(shí)期,隨著微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的發(fā)展,多孔硅優(yōu)良的機(jī)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(duì)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(jìn)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(duì)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(guò)實(shí)驗(yàn)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(duì)于不同腐蝕電流密度,多孔硅孔隙率都有隨腐蝕時(shí)間的延長(zhǎng)先增加后降低的趨勢(shì). 為了適應(yīng)在大尺寸硅片上制備多孔硅的要求,對(duì)原電池法制備多孔硅進(jìn)行了初步研究.主要討論了背電極制備條件

3、對(duì)多孔硅性能的影響,發(fā)現(xiàn)增加背電極的厚度對(duì)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(duì)多孔硅殘余應(yīng)力進(jìn)行了測(cè)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(shì).同樣通過(guò)微拉曼光譜法對(duì)多孔硅的熱導(dǎo)率進(jìn)行了測(cè)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(shì),實(shí)驗(yàn)中最低熱導(dǎo)率數(shù)值可達(dá)到0.624W/(m·K). 為對(duì)比多孔硅層與硅襯