电化学刻蚀(ECE)是对半导体(包括硅)进行微加工的重要手段。由于该技术成本低并能完成深反应离子刻蚀(DRIE)难以实现的高深宽比结构的加工，该技术已在介观粒子的布朗棘轮、微纳米铸造模板、生物医学、微流体、发光材料、光子晶体、低通滤波器、MEMS及其三维集成的穿孔互连等方面获得了不同程度的应用，电化学刻蚀技术日益受到一些发达国家研究团体的重视。　　 然而，尽管研究人员在硅与其他半导体的电化学领域探索了近半个世纪，人们对半导体电化学这一科学的认知仍然比较有限，潜在地制约着电化学相关刻蚀技术的发展。由于硅的电化学对于整个半导体电化学具有很强的相关性，前者通过类比可以有效加深并提升对后者的认识，本工作将集中研究硅的电化学刻蚀现象尤其是颇具争议的成孔现象，并对孔槽刻蚀背后的机理(涉及物理与化学机制)进行较为深入的探讨。　　 基于对图形化和未图形化多种电阻率硅样品的大量电化学刻蚀工作，本论文聚焦于硅基介孔和宏孔电化学刻蚀基础理论，较为深入地研究了影响孔的密度、形貌以及尺寸的关键因素，如空间电荷区宽度、扩散势垒效应、孔尖电场的差异化分布等。与此同时，我们还在MEMS方面的应用中做了初步的和有益的探索。本论文进行的主要研究工作分别包括：　　 (1)在n型高阻硅上定性地验证了多孔硅涌流模型(curren-burst-model)的重要论断(涌流模型本身几乎是一个定性的的模型，因此无法定量验证)，有效尝试了添加氧化剂同时无光照条件下较好宏孔的制备，提出了“heavily-branchedmacropore”(重叉宏孔)的新概念并对其进行了较为系统的表征和分析研究，并在此基础上用电化学方法成功地加工了具备一定功能的单沟槽结构。　　 (2)较为系统地进行了图形化和未图形化介孔和宏孔(包括一维和两维阵列)的电化学刻蚀，发现了介孔和宏孔成孔机理与传统介孔和宏孔理论(空间电荷区模型)的偏离与背离，明确提出了孔生长的“Non-SCR”(非空间电荷区)效应，对传统公认的空间电荷区钝化理论提出了挑战，建立了介孔和宏孔生长的半定量模型，指出了化学钝化(如赫尔姆兹层或氢终止)在多孔硅孔壁动态钝化中的重要性；　　 (3)鉴于规模化生产的应用前景，在高氢氟酸浓度条件下进行了无光照快速电化学刻蚀的初步探索，在添加特定氧化剂的同时大幅提升了电化学成孔速率，“好”孔(即孔很直而且几乎无分叉)的刻蚀速率最高可达1800微米每小时(“好”孔的刻蚀速率通常为30-200微米每小时)，并进一步验证了我们在前面提出的论断：在一些情况下，“Non-SCR”(非空间电荷区)效应会主导宏孔和介孔的生长。　　 (4)对多种图形化和未图形化样品的电化学刻蚀进行了较为详细的对比研究，发现孔的密度与样品的初始形貌密切相关，指出了孔的瓶颈引入的扩散势垒效应的重要性，并提出了孔刻蚀的“相锁”效应，分析了电化学孔刻蚀的“相变”效应和“相锁”效应的竞争关系，并指出“相变”效应是由化学因素所引起而“相锁”效应仅与物理因素(如局部电场提升或击穿机制)相关。对同一样品在光照和无光照条件下的成孔现象进行了对比，探讨了光电流与击穿电流的比率关系及其对孔槽刻蚀的影响。