發(fā)布時(shí)間：2017-05-21 17:25

  本文關(guān)鍵詞：飛秒激光濕法刻蝕硅基微納結(jié)構(gòu)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是結(jié)合微電子技術(shù)與微加工技術(shù)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),憑借其微型化、集成化、多樣化的顯著優(yōu)勢(shì),在工業(yè)、軍事、醫(yī)學(xué)等多領(lǐng)域都展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價(jià)值。而MEMS主要加工材料為優(yōu)良的半導(dǎo)體材料硅,因?yàn)楣枋橇己玫膫鞲衅鞑牧?具有理想的彈性與導(dǎo)熱性,并且穩(wěn)定性能極好,適用于多種復(fù)雜環(huán)境,更重要的是硅的半導(dǎo)體特性,易于集成化,迎合了科技發(fā)展的需求。因此,硅基微納結(jié)構(gòu)的制備技術(shù)就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的硅基微納結(jié)構(gòu)制備技術(shù)包括表面微加工技術(shù)、體微加工技術(shù)、LIGA技術(shù)等,但上述技術(shù)的工序較為復(fù)雜,需要多次的淀積犧牲層和刻蝕工藝,并且需要整體布局,靈活性較差。所以我們需要尋求一種簡(jiǎn)便靈活的硅基微納結(jié)構(gòu)制備技術(shù)。飛秒激光微納加工技術(shù)對(duì)于高精度、高分辨率的復(fù)雜三維微納結(jié)構(gòu)的制備有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),但由于硅材料對(duì)紫外-可見(jiàn)-近紅外波段的光有很強(qiáng)的吸收,并且存在明顯的反射,所以激光很難進(jìn)入到硅內(nèi)部進(jìn)行直寫(xiě)加工;濕法刻蝕技術(shù)可實(shí)現(xiàn)硅基微納結(jié)構(gòu)的制備,但掩膜的設(shè)計(jì)限制了結(jié)構(gòu)的靈活性,且很難實(shí)現(xiàn)小區(qū)域結(jié)構(gòu)的靈活制備;而飛秒激光濕法刻蝕技術(shù)結(jié)合了二者的技術(shù)優(yōu)勢(shì),彌補(bǔ)了各自的劣勢(shì)。本文中,我們利用飛秒激光濕法刻蝕技術(shù)成功制備了多種多樣的硅基微納結(jié)構(gòu)。首先通過(guò)高功率飛秒激光振蕩器在硅片上燒蝕出多邊形和雙線(xiàn)圈等二維結(jié)構(gòu),并對(duì)得到的結(jié)果進(jìn)行了分析;分別選用HF和KOH作為各向同性和各向異性的刻蝕劑對(duì)燒蝕后的硅片做濕法刻蝕處理,發(fā)現(xiàn)飛秒激光燒蝕對(duì)HF和KOH刻蝕分別起到了增強(qiáng)刻蝕和減弱刻蝕的效果,燒蝕的部分在HF刻蝕過(guò)程中被刻蝕掉,而在KOH刻蝕過(guò)程中被保存了下來(lái)。通過(guò)進(jìn)一步的測(cè)試表征證實(shí)了激光燒蝕在硅表面形成了二氧化硅,由于KOH對(duì)硅和二氧化硅有很大的選擇性,所以燒蝕結(jié)構(gòu)在刻蝕過(guò)程中起到了掩膜的作用,有效的防止了其下面的硅被刻蝕。我們利用KOH濕法刻蝕這一特性,適當(dāng)延長(zhǎng)刻蝕時(shí)間,成功制備出三維微納結(jié)構(gòu)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)側(cè)向刻蝕效應(yīng)同時(shí)存在,并巧妙利用側(cè)向刻蝕效應(yīng)制備了懸空的圓盤(pán)、螺旋線(xiàn)圈和六邊形等結(jié)構(gòu)。本文提出了一種新的硅基微納結(jié)構(gòu)制備技術(shù),縮短了工藝的整體時(shí)間,提高了加工效率,并且由于掩膜結(jié)構(gòu)可以在硅片任意位置進(jìn)行制備,極大增加了制備工藝的靈活性,在MEMS等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：飛秒激光 濕法刻蝕 硅 微納結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN305.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 MEMS簡(jiǎn)介10-11
• 1.2 MEMS制備技術(shù)11-13
• 1.3 課題研究背景13-14
• 1.4 本文主要內(nèi)容14-15
• 第二章 飛秒激光濕法刻蝕技術(shù)15-23
• 2.1 飛秒激光微納加工技術(shù)15-17
• 2.1.1 飛秒激光技術(shù)的發(fā)展15-16
• 2.1.2 飛秒激光加工技術(shù)的特點(diǎn)16-17
• 2.2 濕法刻蝕技術(shù)17-22
• 2.2.1 干法刻蝕17-18
• 2.2.2 濕法刻蝕18-22
• 2.3 飛秒激光濕法刻蝕技術(shù)22-23
• 第三章 飛秒激光濕法刻蝕技術(shù)探究23-31
• 3.1 飛秒激光加工系統(tǒng)的搭建23-24
• 3.2 飛秒激光燒蝕硅基結(jié)構(gòu)24-26
• 3.3 濕法刻蝕效果探究26-31
• 3.3.1 HF刻蝕效果26-27
• 3.3.2 KOH刻蝕效果27-29
• 3.3.3 HF和KOH刻蝕效果對(duì)比29-31
• 第四章 飛秒激光濕法刻蝕制備硅基微納結(jié)構(gòu)31-47
• 4.1 飛秒激光濕法刻蝕技術(shù)參數(shù)探究31-39
• 4.2 飛秒激光濕法刻蝕制備三維微納結(jié)構(gòu)39-42
• 4.3 飛秒激光濕法刻蝕制備懸空結(jié)構(gòu)42-47
• 第五章 總結(jié)與展望47-48
• 參考文獻(xiàn)48-53
• 作者簡(jiǎn)介及科研情況53-54
• 致謝54

【參考文獻(xiàn)】

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4 郭莉;半導(dǎo)體材料的飛秒激光微納加工[D];吉林大學(xué);2010年

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6 蔣玉榮;硅基MEMS三維結(jié)構(gòu)濕法腐蝕技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

7 王涓;MEMS中單晶硅的濕法異向腐蝕特性的研究[D];東南大學(xué);2005年

  本文關(guān)鍵詞：飛秒激光濕法刻蝕硅基微納結(jié)構(gòu)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：384344