图案化厚膜多孔硅制备与表征.pdf

助 锨 壁 斟 !壁!!堡箩4期(39)卷 图案化厚膜多孔硅制备与表征。 黎学明1，江 梅1，杨文静1，郁卫飞2，黄辉2 摘要： 图案化多孔硅是微电子、微机械、光电子器 2 实 验 件的重要组成部分。实验以含Si。N．保护层的光刻单 晶硅片为基底，采用电化学阳极氧化法制备图案化厚 2．1仪器、试剂与材料 OLYMPUS 膜多孔硅，分析阳极氧化前后Si。Nt保护层表面形貌 IXTl荧光倒置生物显微镜，TES- CANVEGA 变化特征和光刺尺寸对图案化多孔硅宽度、膜层厚度 II扫描电子显微镜(配有XEDS能谱探 350 的影响规律，表征图案化多孔硅的结构、组成与发光性 头，与INCAEnergyX射线能谱仪相连)，Nicolet 5DX 能。结果表明，氧化前Si。N．保护层局部区域出现枝 FT—IR光谱仪，RF-5301PC荧光分光光度计。 晶，阳极氧化后形成不均匀孔状结构；制备的图案化多 氢氟酸、盐酸、无水乙醇、丙酮、氨水、双氧水、氢氧 孔硅膜厚6283pm，其横向扩展程度和膜层厚度均随 光刻尺寸增大呈减小趋势；图案化多孔硅微结构含大 量不规则裂纹和硅柱，新鲜制备的表面含Si—H。键， 司提供。 其光致发光峰值波长650nm。 2．2光刻工艺 关键词： 图案化多孔硅；纳米结构材料；光致发光 以n型单晶硅片为基底材料，采用标准光刻工艺 中图分类号：X830．1 文献标识码：A 文章编号：1001-9731(2008)04-0586-04 胶，膜版上图案被转移至单晶硅基底，形成图I所示图 1引言 案。其中，外圆为晶圆边界，圆内分别有圆弧、折线以 图案化多孔硅是在硅片上形成的具有一定形状和 及9个直角梯形图案。 尺寸图案的多孔硅，它既具备多孔硅的比表面积大、吸 附能力强、化学生物活性高、可光致或电致发光等特 征，同时还具有局部区域图形化、尺寸可控等特征，可 作为MEMS牺牲层材料、燃料电池隔膜载体、太阳能 电池增透膜及微型传感器功能材料[1—5]等． 目前已有较多研究小组制备得到了厚膜多孔硅和 图案化多孔硅，如窦雁巍和龙永福【6J]等采用电化学方 法制备得到的厚膜多孔硅膜厚为65～70弘m，Cs．Duc- SO和E．J．Teov等[8--10]采用离子注入技术制备得到 膜厚6～20pm的图案化多孔硅I而关于图案化厚膜多 图1单晶硅片上光刻图案 孔硅制备的报道却非常有限，陈忠民等[11]在硅片上开 1 on FigPre—lithographypattern silicon singlecrystal 出一个小窗口，进行选择性刻蚀，得到膜厚72肛m的图 wafer 案化多孔硅，这种图案化多孔硅的图案非常简单，至今 2．3 电化学阳极氧化制备图案化多孔硅 还未见有关图案复杂的厚膜图案化多孔硅制备的报