[发明专利]一种高性能多孔硅基薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜及其制备方法，具体涉及一种高性能多孔硅基薄膜及其制备方法，属于薄膜制备技术领域。

背景技术

微机电系统（MEMS，Micro-Electro-MechanicalSystem），也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，是在微电子技术（半导体制造技术）基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。

MEMS是一个独立的智能系统，可大批量生产，其系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器等等以及它们的集成产品。

多孔硅，是一种新型的一维纳米光子晶体材料，具有纳米硅原子簇为骨架的“量子海绵”状微结构，可以通过电化学阳极腐蚀或化学腐蚀单晶硅而形成。多孔硅具有良好电致发光特性，在光或电的激发下可产生电子和空穴，这些载流子可以复合发光，在电场的作用下进行定向移动，产生电信号，也可以储能。多孔硅在光学和电学方面的特性为全硅基光电子集成和开发开创了新道路，并迅速引起了国内外对多孔硅的研究热潮。由于多孔硅具有比表面大，易氧化的特点，因而被用作集成电路中的结构隔离层。

多孔硅材料在MEMS传感器上的应用十分广泛。CN201010125134.8公开了一种制备多孔硅基底WO3纳米薄膜气敏传感器的方法，步骤为：(1)制备多孔硅层基底；(2)制备多孔硅基底WO3纳米薄膜；(3)将制得的多孔硅基底WO3纳米薄膜置于400~600℃高温加热炉内；(4)再将制得的WO3纳米薄膜置于超高真空对靶磁控溅射设备的真空室镀电极，制得多孔硅基底WO3纳米薄膜气敏传感器；CN200610014903.0公开了一种绝热性能良好的多孔硅基氧化钒薄膜及制备方法，属于氧化钒薄膜热敏电阻技术。所述的多孔硅基氧化钒薄膜，包括单晶硅基层、多孔硅层、二氧化硅层和氧化钒薄膜层。制备过程包括：将单晶硅片依次在浓硫酸、去离子水、丙酮、乙醇中清洗；在氢氟酸与无水乙醇的混合液中电化学腐蚀，腐蚀后用去离子水洗涤，制得多孔硅层；在等离子体化学气相沉积设备中在多孔硅层表面生成二氧化硅层；利用磁控溅射方法在二氧化硅/多孔硅衬底上，溅射得到绝热性能良好的多孔硅基氧化钒薄膜层，从而得到绝热性能良好的多孔硅基氧化钒薄膜；CN201410033915.2公开了一种多孔硅基氧化钒纳米棒复合结构的制备方法，先将p型单面抛光的单晶硅基片放入清洗液中清洗，再采用双槽电化学腐蚀法在清洗过的硅基片抛光表面制备多孔硅层，再以金属钒作为靶材，在多孔硅表面溅射形成金属钒薄膜，再将溅射有金属钒薄膜的多孔硅基片置于马弗炉中于550~650℃热处理，制得多孔硅基氧化钒纳米棒复合结构。

但是目前国内多孔硅材料在MEMS传感器的工业化应用还不成熟，需进一步提升。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种高性能多孔硅基薄膜，该薄膜性能优越，应用范围广，可根据需求再镀上不同的材料的薄层应用在不同的微机电系统传感器上；制得的薄膜致密，与衬底粘附性好，面积大且均匀，具有良好的绝热性能，且工艺条件容易控制，成本低廉，适于工业化生产。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高性能多孔硅基薄膜，原料的各组分的重量份为：

P型单晶硅片70~75份、氢氟酸100~120份、乙醇100~120份、氧化钒4~8份、氧化钨2~4份；

P型单晶硅片70~73份、氢氟酸100~110份、乙醇110~120份、氧化钒6~8份、氧化钨3~4份；

P型单晶硅片73~75份、氢氟酸110~120份、乙醇100~110份、氧化钒4~6份、氧化钨2~3份；

P型单晶硅片73份、氢氟酸110份、乙醇110份、氧化钒6份、氧化钨3份；

P型单晶硅片72份、氢氟酸105份、乙醇116份、氧化钒7份、氧化钨3.5份；

P型单晶硅片74份、氢氟酸117份、乙醇108份、氧化钒5份、氧化钨2.5份。

所述的氢氟酸的体积浓度为30%~40%，乙醇为无水乙醇。

本发明的另外一个目的是提供一种高性能多孔硅基薄膜的制备方法，包括以下步骤：