硅的各向异性湿法腐蚀是硅片微机械加工的重要技术之一,它被广泛地应用于在硅衬底上加工各种各样的微结构,如膜结构、凹槽结构、悬臂梁等,近年来也被用于很多纳米结构的制造。本文以{110}、{111}和{100}三种类型硅的各向异性湿法腐蚀为研究对象,对腐蚀结构及其变化规律、腐蚀速率、腐蚀形貌和粗糙度等特性进行了研究,并制作了相应的微结构和纳米孔腔结构阵列。具体内容如下:1.详细介绍了单晶硅的晶体结构和硅的各向异性湿法腐蚀工艺,根据各种腐蚀剂的特性,选择TMAH溶液作为本文的各向异性湿法腐蚀剂。介绍了几种典型的湿法腐蚀模型,探讨了各向异性湿法腐蚀机理,并以此为基础设计了实验流程和方案。2.通过不同形状掩膜窗口的湿法腐蚀实验对比,经实验结果和理论分析,分别得出三种晶向硅的腐蚀结构变化规律,这为不同形貌的纳米硅腔阵列的制作打下了基础。通过在TMAH溶液中加入添加剂(过硫酸铵或IPA等)的对比实验,研究了硅的腐蚀速率、腐蚀形貌特征和粗糙度等特性,表明了过硫酸铵和IPA都能显著改善硅腐蚀表面的质量,且都会不同程度地降低腐蚀速率。探讨了硅的预腐蚀技术,它可以用来制作更多形貌的硅腔结构。3.根据{110}硅湿法腐蚀可得到70.5°角的倾斜结构和垂直侧壁的特性,初步研究了一种基于{110}硅的音叉式微机械陀螺的湿法腐蚀,分析结构误差并提出修正方案;根据{111}和{100}硅湿法腐蚀可分别得到八面体型腐蚀腔和倒金字塔型腐蚀腔的特性,分别制作了基于{111}硅的八面体型纳米孔腔结构阵列和基于{100}硅的倒金字塔型纳米孔腔结构阵列,这为金属纳米结构阵列的制造提供了有效的模版。