硅微通道结构的制作工艺研究

摘要

微通道由于有其特殊的结构因而能够应用在很多领域，如微通道板，微全分析系统，微型热传导器件以及微型化工设备等。近年来，由于硅微通道板在增益提高以及图像分辨率改善具有传统中空玻璃纤维无可比拟的优势而倍受重视。电化学刻蚀方法制作硅微通道技术是一种由宏多孔硅技术发展而来的，具有高深宽比和成本低廉的优点。 本文在广泛调研相关文献的基础上对影响电化学深刻蚀制作硅微通道技术的因素进行了深入的分析。对电化学刻蚀技术进行硅微通道制作的机理进行了详尽的理论和实验探索。论文包括以下几个方面。 第一章首先介绍了微通道结构的应用，并从MEMS技术入手介绍了硅微通道制作的主要技术，介绍了硅的电化学深刻蚀技术的原理，发展和特点，以及本文所开展的工作。 第二章则从多孔硅的形成原理出发，介绍了硅电化学刻蚀形成微通道的原理以及本文研究所采取的具体技术。 第三章讨论了电化学刻蚀微通道结构的影响因素。微通道所有结构特征包括孔径、孔壁平滑度、刻蚀深度、边缘分叉刻蚀情况等，会受到阳极氧化条件的影响。这些条件包括HF浓度、腐蚀电压电流、硅片存放时间、光照条件、环境温度和外加磁场等。本文主要进行了N型硅上述条件的研究。 第四章讨论了硅的微通道氧化，发现氧化过程中会在微通道中形成相互连接的泡泡结构，分析认为：硅氧化后体积膨胀产生应力是这一现象产生的主要原因。 第五章初步研究了硅微通道的无掩膜制作技术的几个相关问题，如腐蚀孔在硅表面随机形成机制。 第六章对全文进行总结，并对硅微通道技术进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

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第一章微通道技术概述

第二章硅电化学刻蚀形成微通道的原理

第三章电化学刻蚀硅通道的影响因素

第四章硅微通道的氧化研究

第五章无掩膜硅微通道刻蚀初步研究

第六章总结

致谢

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