微电子机械系统中微结构的制作及多孔硅技术的研究

摘要

该文围绕着微机械加工中的体微机械加工技术,以及近年来刚刚出现的多孔硅在微电子机械系统(MEMS)中作功能结构层和牺牲层材料的新用途进行研究,主要开展了以下几方面工作:采用计算机辅助制版法,设计并制作多种不同结构和尺寸的MEMS微结构掩模图形,为微结构的制作做好准备.采用目前制备多孔硅的最新手段——双槽电化学腐蚀法制备多孔硅.对多孔硅的制备手段、硅片类型、掺杂浓度、腐蚀时间、电流密度等影响多孔硅结构的诸多因素,进行了实验研究和理论分析.

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第一章绪论

1.1 MEMS概况

1.2本论文研究的意义

1.3本论文研究目的及开展的工作

第二章MEMS与微机械加工技术

2.1 MEMS的组成

2.2 MEMS发展阶段

2.2.1初级阶段

2.2.2中期发展阶段

2.2.3高级发展时期

2.3发展MEMS的意义与前景

2.4 MEMS技术

2.4.1 MEMS制造技术

2.4.2 MEMS设计技术

2.4.3 MEMS集成技术——System On Chip

2.4.4 MEMS封装技术——System On Package

2.5体微机械加工技术

2.5.1各向异性腐蚀

2.5.2各向同性腐蚀

2.5.3自停止腐蚀技术

2.5.4体微机械加工技术的特点

2.5.5体微机械加工制作的微传感器实例

2.6表面微机械加工技术

2.6.1牺牲层技术

2.6.2薄膜应力控制技术

2.6.3防粘连技术

2.6.4表面微机械加工技术的特点

第三章多孔硅技术在MEMS中的应用

3.1多孔硅技术在MEMS技术中的优势

3.2掩膜材料的选取

3.3多孔硅技术与体微机械和表面微机械加工技术的比较

3.4多孔硅在MEMS中的应用

第四章掩模版的设计与制作

4.1掩模版的基本功能

4.2掩模版的制备方法

4.3掩模图形的设计

4.4掩模版的制备流程

4.4.1原图绘制

4.4.2初缩

4.4.3精缩

4.4.4复印

4.4.5铬版复印

4.5掩模图形光学显微镜照片

第五章微结构制作研究

5.1单晶硅各向异性腐蚀机理

5.2腐蚀液的比较和选择

5.2.1 KOH水溶液

5.2.2联氨(N2H4)水溶液

5.2.3 EPW腐蚀液

5.2.4 TMAH溶液

5.3微结构的制作

5.3.1 Si基片的选用

5.3.2 SiO2薄膜的生长

5.3.3基片的清洗

5.3.4光刻

5.3.5 SiO2的腐蚀

5.3.6 Si的腐蚀

5.4实验结果与分析

5.4.1 TMAH溶液腐蚀速率的测定

5.4.2微结构SEM分析

第六章多孔硅技术研究

6.1多孔硅的结构

6.2多孔硅的制备

6.2.1化学腐蚀制备多孔硅

6.2.2单槽电化学腐蚀制备多孔硅

6.2.3槽电化学腐蚀制备多孔硅

6.3三种制备方法获得的多孔硅的比较

第七章结论与展望

参考文献

在学期间发表学术论文和参加科研情况

附录实验及分析仪器

致谢