MEMS中多孔硅的原电池法制备及绝热性能模拟.pdf

摘要 多孔硅自出现以来，其应用领域不断的得到扩展。最初引起研究者关注的是 多孔硅的发光特性。近年来，随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展，多孔 硅所具有的大的内表面积使其可以应用于微气体探测器、微湿度探测器和一些化 学、生物微传感器中，此外，其极易在腐蚀液中被快速腐蚀的特点、很低的导热 率值并随微观结构变化可调节的热学性能以及优良的机械性能正逐渐引起人们 的重视，被越来越多地应用于MEMS微传感器、删S微结构中的牺牲层以及 绝热层。 多孔硅的制备方法有很多种，最常用的是电化学腐蚀法。这种方法比较成熟 稳定，得到的多孔硅的孔隙率和厚度可以控制，但是这种方法需要外部电流的支 持，且在整个大尺寸硅片上制备多孔硅比较困难。本文对一种新兴的多孔硅制备 方法一原电池法进行了研究，并用Intellisuit软件对多孔硅在MEMS传感器中作 为热绝缘层的应用进行了模拟。 采用原电池法制备多孔硅，通过原子力显微镜及扫描电镜分析其表面形貌发 现制备的多孔硅孔洞分布均匀，孔径尺寸在10～20nm范围内，表面比较平整。 原电池法制各的多孔硅在孔径尺寸和均匀性上都完全可以达到电化学腐蚀法的 水平。 通过改变背电极的厚度，以及改变背电极与硅片面积的比例发现可以调节多 孔硅层厚度的大小，其中改变背电极与硅片面积的比例对形成多孔硅的厚度影响 更为明显，其作用相当于电化学腐蚀法中改变了腐蚀电流的密度。 为了验证多孔硅在MEMS器件中作为绝热层材料的可行性，借助Intellisuit 软件模拟，对比了传统的悬台结构与多孔硅作为绝热层的绝热性能，发现多孔硅 绝热层的绝热效果与微结构的效果相当。 关键词：多孔硅MEMS原电池法绝热层 ABSTRACT field continuous the siliconwasdiscovered，its got Sinceporous application Wastheluminous theresearcher’Sattention firstwhichCaUSeS expansion．At the oftheMEMS ofthe silicon．Recent development characteristic years，with porous hasa innersurface canbeusedin tOthe siliconhuge area，it technology,dueporous chemicalor micro sensorandsomekindof biological detector,microhumidity gas ofcan and becorrodedinCOrrOSIVe characteristic sensor．Besides，the easilyrapidly the in lowthermal Canbechangedby variety solution，very conductivity