MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微机电系统)是基于微电子加工技术,汇集了电子、机械、材料、制造、测量,以及物理、化学和生物等多种学科,交叉融合而形成的科学技术群体。MEMS以其微型化和高集成度的优势,在汽车、电子、家电、机电等行业和军事领域有着极为广阔的应用前景。在硅衬底上刻蚀深沟槽和深孔是一种重要的MEMS加工手段。可以用于制作加速度传感器、陀螺仪等MEMS器件、穿过硅片的互联、射频(RF)电路、DNA传感器。光辅助电化学刻蚀(PAECE)是一种高深宽比的硅刻蚀技术。与目前在硅衬底上常用的深沟槽或深孔刻蚀技术深反应离子刻蚀(DRIE)技术相比较,光辅助电化学刻蚀具有更高的深宽比和更低的成本。所以这项技术在硅基光子晶体,微机械制造和用于三维集成的穿过硅片的互联上有广泛的应用前景。 本文第一章首先介绍了MEMS基本概念、特点、加工技术以及MEMS技术的发展现状,然后从比较不同硅材料的腐蚀方法入手。介绍了电化学深腐蚀技术的发展过程并分析了电化学深刻蚀技术的特点,以及其原理和本文开展的主要工作。 随后的第二章,在广泛调研文献的基础上,从多孔硅的形成机制出发研究了电化学深刻蚀技术的原理。在此基础上介绍了电化学深刻蚀技术的系统组成、工艺步骤以及工艺过程中所使用到的控制程序。在实验中我们自主开发了基于Labview平台的计算机控制电化学系统(EC lab)。实现了对腐蚀过程的自动控制。同时此系统也可以用于电镀,铝阳极氧化等电化学过程控制,以及晶体管直流特性测试等方面。 第三章研究了影响电化学深刻蚀技术的工艺条件。由于宏多孔硅的所有性质包括孔径、腐蚀速率、表面形貌和腐蚀深度受到阳极氧化条件的影响。这些条件包括HF浓度、腐蚀电压、光照条件、环境温度和外加磁场等。在研究工艺条件对电化学深刻蚀技术的影响时。我们考察了上述条件对腐蚀效果的影响。 第四章研究了电化学深刻蚀技术中的主导效应。在实验中我们发现了电化学深刻蚀过程中的一些效应对于刻蚀后结构的形貌起主导作用。所以在设计版图和实验条件时必须考虑这些因素的影响。影响电化学深刻蚀技术的效应主要有边缘效应、电化学抛光效应、电流分布效应和低应力氮化硅的残余应力效应。