电化学腐蚀技术是近几年发展起来的新兴湿化学硅基三维结构加工技术,与干法刻蚀技术相比较,电化学腐蚀技术的加工成本更为低廉,且制作工艺过程简单,但是对于高深宽比的垂直微结构的制作上,这项技术是以图形间孔壁的空穴耗尽为基础。目前制作出垂直的结构间距小于20μm,这限制了电化学腐蚀技术对于间距为300μm的大间距周期性圆孔结构、凸角结构和垂直结构的制备上的应用,所以本课题有研究开展的必要性。本文对硅基大间距图形的电化学腐蚀形貌及机理进行了深入分析,并以此为基础进行了磁场辅助电化学腐蚀技术研究。在KOH腐蚀系统中加上直流电场,研究KOH溶液腐蚀的特性。实验结果表明电场完全改变了KOH溶液的各向异性腐蚀性能,制备出较好的圆孔阵列,克服了传统KOH各向异性腐蚀受晶格限制的局限性。在HF与二甲基甲酰胺(DMF)混合腐蚀液腐蚀系统中,以P(100)基底的单面抛光硅片作为基底村料,通过对不同掩模形状进行单步电化学腐蚀不同时间,获得了带有完好凸角的方形和梯形结构,从而得出用单步电化学法制作凸角结构,不需要任何掩模补偿结构,并且不受腐蚀时间和晶格限制,工艺简单,成本低廉。基于霍尔效应理论,将磁场应用于电化学腐蚀环境中,在磁场方向与电流方向垂直情况下,分别研究了磁场对N(100)、P(100)及带有N型外延层的P(111)基底的影响。对于高掺杂的N(100)基底,随着磁场强度的增加,腐蚀的图形侧壁陡直性提高；与N(100)基底相比较,P(100)基底的纵向腐蚀速率高,侧向腐蚀速率低。基于以上腐蚀规律,在P(100)基底上,在垂直磁场强度为72mT,腐蚀电流为0.04A的条件下制备出陡直的圆形结构。基于电力线在绝缘掩蔽层处发生偏转的现象,为了提高微结构的陡直性,选用N型硅膜作为掩蔽层,用垂直磁场辅助电化学法腐蚀出图形侧壁与基底有明显底切线的方形和圆形结构。磁场辅助电化学法克服了传统电化学腐蚀法无法制作垂直大间距图形的局限性,是制造三维结构的高效低成本的有效方法。另外,研究了电化学法腐蚀大间距图形时的边缘效应机制。在实验中将图形放在热KOH溶液预腐蚀8min后经电化学腐蚀,结构边缘出现塌陷现象;采用图形背面掩模限制电流流通路径的方法,结果表明背面掩模对边缘效应有一定程度的消弱,但没有彻底根除,原因是电流在有一定厚度的硅片中不是完全沿直线运动,而是存在一定的散射。根据实验现象和结果,初步建立了相应空间电荷几何分布模型来解释未耗尽空穴是边缘效应的主要原因,为电化学腐蚀技术的应用提供一些理论参考。为了证实电化学腐蚀技术的局限性,用电化学法腐蚀间距300μm的周期性诱导坑结构,通过扫描电镜观察了腐蚀形貌,建立了相应空穴球面能分布模型及空穴偏转路径模型。在电化学腐蚀环境中加上磁场,磁场方向与电流方向平行,周期性诱导坑经电化学腐蚀后在侧壁上出现一圈明显的腐蚀痕。