论文题目: MEMS湿法腐蚀工艺的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 微电子学与固体电子学
作者: 郝子宇
导师: 刘玉岭
关键词: 各项异性腐蚀模型,非离子表面活性剂,粗糙度,有机碱
文献来源: 河北工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 由于单晶硅在各种高pH值的碱性溶液（如:EPW,KOH,H2N—NH2,NH4OH,TMAH等）中表现出各向异性腐蚀特性,因此在微电子、微光学、微机械系统领域,体硅微机械技术得到广泛应用。随着应用的深入,器件性能的提高,要求单晶硅腐蚀表面光滑平整、无缺陷,但实际上在腐蚀剂（如:KOH、TMAH等）中腐蚀后,单晶硅表面会出现一些粗糙状态,关于这些粗糙状态的成因有许多解释,其中反应产物——氢气和硅酸盐——严重影响了硅腐蚀面的粗糙度。 为了尽量消除单晶硅腐蚀表面的粗糙状态,人们提出了各种办法,例如:在腐蚀液中加入氧化物（氰铁酸盐或氧气）或正向偏压电化学腐蚀,加入乙醇或异丙醇,进行超声振荡等。通过加入表面活性剂以改善单晶硅各向异性腐蚀特性的报道还不多。 本文总结了硅在碱性腐蚀液中各项异性腐蚀的机理模型,并对模型的发展提出了建设性的意见。 通过分析溶液的微观结构和溶液中粒子数密度的涨落,指出当溶液由于成分变化或外界条件变化后,溶液的结构也随之发生变化,相应地溶液性质也会发生变化,影响了腐蚀结果。着重介绍了表面活性剂的各种性质,以及溶液中加入活性剂后溶液性性质的改变。 通过大量的实验,测定了复合型非离子活性剂改变腐蚀液表面张力的状况;研究了溶液pH值对腐蚀结果的影响:首次重点分析了在KOH溶液中加入超过cmc的活性剂,硅的腐蚀面粗糙状态随着活性剂浓度的变化而变化的情况,得到结论:当腐蚀液中加入的活性剂浓度大于它的cmc时,硅腐蚀面的粗糙状况随着活性剂的浓度的增大而减小;对于腐蚀过程中产生的大量的气泡,可以加入双氧水的到很好的解决,最后分析了双氧水消除氢气气泡的原因和双氧水参加硅腐蚀化学过程所起的作用。
论文目录:
第一章 绪论——MEMS及其工艺技术
§1-1 MEMS(微电子机械系统)简介
§1-2 MEMS的发展历史
§1-3 加工MEMS的主要工艺
1-3-1 硅基微机械加工技术
1-3-2 非硅基微机械加工技术
1-3-3 发展趋势
§1-4 本课题研究的意义和创新点
第二章 各项异性湿法腐蚀技术及解释模型
§2-1 各项异性腐蚀技术
2-1-1 KOH腐蚀系统
2-1-2 EPW腐蚀系统
2-1-3 TMAH系统
2-1-4 三种腐蚀剂的比较
§2-2 腐蚀模型
2-2-1 原子晶格结构腐蚀模型
2-2-2 活化离子腐蚀模型
2-2-3 能带论和电化学理论为基础的模型
2-2-4 类比晶体生长理论的模型
2-2-5 模型的比较与分析
2-2-6 模型发展展望
2-2-7 补充与发展
第三章 腐蚀液的性质
§3-1 溶液的性质
3-1-1 溶液的微观结构
3-1-2 溶液中的涨落
3-1-3 综合分析
§3-2 表面活性剂
3-2-1 活性剂的存在状态
3-2-2 表面张力
3-2-3 颗粒的去除
3-2-4 表面活性剂分散作用原理
3-2-5 亲水-亲油平衡值
3-2-6 常用表面活性剂简介
第四章 试验结果分析
§4-1 实验设备与实验
4-1-1 试验设备
4-1-2 硅片的选择与处理
4-1-3 腐蚀液
§4-2 表面活性剂的选择
§4-3 溶液pH值对腐蚀的影响
§4-4 KOH腐蚀系统
4-4-1 不同浓度活性剂对硅表面的影响
4-4-2 活性剂影响腐蚀面的分析
4-4-3 KOH溶液浓度对腐蚀面的影响
4-4-4 腐蚀面上小丘的比较
§4-5 双氧水对腐蚀的影响
4-5-1 气泡消失的原因
4-5-2 H_2O_2对腐蚀过程的影响
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间所取得的相关科研成
发布时间: 2005-07-14
参考文献
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